第一个Linux驱动程序（四）——aMsg使用/proc文件系统

经常看到应用程序可以通过/proc目录下的文件读取一些系统信息，而驱动程序也可以通过/proc对外提供一些信息，或者通过/proc给驱动程序设置一些参数。/proc其实是一个虚拟文件系统，并不占用磁盘，而是存在于内存中。这是一个比ioctl()好用得多的、可用于应用程序与驱动程序交互的机制！

在我们之前的示例中，所有的操作都是针对/dev/aMsg这个设备文件操作的。如果我们想要获取一些额外的状态信息，比如获取aMsg中缓冲区中有效数据的长度，那么要怎么做呢？最简单的办法就是使用/proc文件系统。比如我可以创建一个虚拟文件叫做/proc/aMsg/length，那么只要使用cat命令访问：

cat /proc/aMsg/length

那么就会返回明文的：

length=6

这样的文本信息。

要在驱动程序中使用/proc文件系统其实很简单，至少在3.1内核之后变得非常简单了。首先通过proc_mkdir()函数在/proc根目录上创建一个子目录，比如/proc/aMsg，然后再使用proc_create()在子目录中创建一个文件节点，比如/proc/aMsg/length，并绑定一个struct file_operations结构体就可以了。换句话说，每一个/proc文件节点都可以看做一个新的/dev节点，只有为其实现read()和write()操作即可（可以只实现其一）。

就以上面提到的这个场景为例。首先，创建/proc/aMsg子目录：

//proc/aMsg目录
static struct proc_dir_entry* g_proc_dir;

//....

//创建/proc/aMsg目录
g_proc_dir=proc_mkdir("aMsg",0);
if(g_proc_dir==0)
{
    printk("Unable to mkdir /proc/aMsg\n");
    return -ENOMEM;
}

然后，创建/proc/aMsg/length节点：

//创建/proc/aMsg/length文件
struct proc_dir_entry* t_proc_length=proc_create("length",0644,g_proc_dir,&g_amsg_proc_length_fops);
if(t_proc_length==0)
{
    printk("Unable to create /proc/aMsg/length\n");
    return -ENOMEM;
}

其中涉及到一个proc_create()函数，其第一个参数是节点的文件名，第二个参数是节点的访问权限，第三个参数是其隶属的/proc子目录，最后一个参数是一个struct file_operations结构体的指针。这个struct file_operations应该很熟悉了吧？一般只要实现read()或者write()就好了，至于能不能用其他高级的文件操作，我还没试过。这个结构体很简单，就只实现了read()操作，用明文返回“length=%d”。

//对/proc/aMsg/length的read操作
static ssize_t amsg_proc_length_read(struct file* p_file,char* p_buf,size_t p_count,loff_t* p_offset)
{
    //结果缓冲区
    char t_buf[64];
    sprintf(t_buf,"length=%d\n",g_length);
    //结果长度
    int t_length=strlen(t_buf);
    //最多能够读取的字节数（p_count和t_length之间较小者）
    int t_size=(p_count<t_length?p_count:t_length);
    //没有成功拷贝的字节数
    int t_rest=copy_to_user(p_buf,t_buf,t_size);
    //返回成功拷贝的字节数
    return t_size-t_rest;
}

//填充/proc/aMsg/length的file_operations结构体
static struct file_operations g_amsg_proc_length_fops=
{
    .owner=THIS_MODULE,
    .read=amsg_proc_length_read
};

是不是非常简单？好吧，直接把完整代码贴上了：

aMsg.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/kernel.h>

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

//主设备号
#define DEV_MAJOR 224
//缓冲区大小
#define DEV_BUF_SZ 1024

//当前字符串长度
static int g_length=0;
//缓冲区
static char g_buffer[DEV_BUF_SZ];
//proc/aMsg目录
static struct proc_dir_entry* g_proc_dir;

//read操作
static ssize_t amsg_read(struct file* p_file,char* p_buf,size_t p_count,loff_t* p_offset)
{
    //最多能够读取的字节数（p_count和g_length之间较小者）
    int t_size=(p_count<g_length?p_count:g_length);
    //没有成功拷贝的字节数
    int t_rest=copy_to_user(p_buf,g_buffer,t_size);
    //不管结果如何，都清空缓冲区
    g_length=0;
    //返回成功拷贝的字节数
    return t_size-t_rest;
}

//write操作
static ssize_t amsg_write(struct file* p_file,const char* p_buf,size_t p_count,loff_t* p_offset)
{
    //最多能够写入的字节数（p_count和sizeof(g_buffer)之间较小者）
    int t_size=(p_count<sizeof(g_buffer)?p_count:sizeof(g_buffer));
    //没有成功拷贝的字节数
    int t_rest=copy_from_user(g_buffer,p_buf,t_size);
    //成功拷贝的字节数，也就是字符串的长度
    g_length=t_size-t_rest;
    //返回成功拷贝的字节数
    return g_length;
}

//填充/dev/aMsg的file_operations结构体
static struct file_operations g_amsg_fops=
{
    .owner=THIS_MODULE,
    .read=amsg_read,
    .write=amsg_write
};

//对/proc/aMsg/length的read操作
static ssize_t amsg_proc_length_read(struct file* p_file,char* p_buf,size_t p_count,loff_t* p_offset)
{
    //结果缓冲区
    char t_buf[64];
    sprintf(t_buf,"length=%d\n",g_length);
    //结果长度
    int t_length=strlen(t_buf);
    //最多能够读取的字节数（p_count和t_length之间较小者）
    int t_size=(p_count<t_length?p_count:t_length);
    //没有成功拷贝的字节数
    int t_rest=copy_to_user(p_buf,t_buf,t_size);
    //返回成功拷贝的字节数
    return t_size-t_rest;
}

//填充/proc/aMsg/length的file_operations结构体
static struct file_operations g_amsg_proc_length_fops=
{
    .owner=THIS_MODULE,
    .read=amsg_proc_length_read
};

//模块初始化代码
static int amsg_init_module(void)
{
    //注册字符设备（这是Old way）
    int t_ret=register_chrdev(DEV_MAJOR,"aMsg",&g_amsg_fops);
    //注册失败的处理
    if(t_ret<0)
    {
        printk("Unable to register\n");
        return t_ret;
    }
    //创建/proc/aMsg目录
    g_proc_dir=proc_mkdir("aMsg",0);
    if(g_proc_dir==0)
    {
        printk("Unable to mkdir /proc/aMsg\n");
        return -ENOMEM;
    }
    //创建/proc/aMsg/length文件
    struct proc_dir_entry* t_proc_length=proc_create("length",0644,g_proc_dir,&g_amsg_proc_length_fops);
    if(t_proc_length==0)
    {
        printk("Unable to create /proc/aMsg/length\n");
        return -ENOMEM;
    }
    return 0;
}

//模块清理代码
static void amsg_cleanup_module(void)
{
    //注销字符设备
    unregister_chrdev(DEV_MAJOR,"aMsg");
    //删除/proc/aMsg/length文件
    remove_proc_entry("length",g_proc_dir);
    //删除/proc/aMsg目录
    remove_proc_entry("aMsg",0);
}

module_init(amsg_init_module);
module_exit(amsg_cleanup_module);

Makefile

obj-m := aMsg.o
KERNEL_DIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)
all:
	make -C $(KERNEL_DIR) SUBDIRS=$(PWD) modules
clean:
	rm *.o *.ko *.mod.c
.PHONY:clean

make、insmod、mknod之后，可以有了/proc/aMsg/length文件了。使用cat读取：

cat /proc/aMsg/length

可以发现不停输出“length=0”，这符合预期。然后在一个终端中，以root身份执行：

echo hello > /dev/aMsg

此时再使用cat读取/proc/aMsg/length，可以看到不停输出"length=6"。咦，为啥是6而不是5？这是因为echo命令自动加上了一个换行符"\n"。OK，一切正常，说明/proc/aMsg/length的read()实现正常了！那么write()操作也很简单了，不再赘述～