Linux にはカーネル ファイル操作関数があり、たとえば filp_open() 関数を使用してファイルを開くことができ、vfs_read() 関数を使用してファイルを読み取ることができ、vfs_write() 関数を使用してファイルを開くことができます。ファイルの書き込みに使用される filp_close( ) 関数を使用してファイルを閉じることができます。 vfs_read および vfs_write 関数の 2 番目のパラメータはユーザー空間のメモリ アドレスを指します。カーネル空間ポインタを直接使用すると、「-EFALUT」が返されます。
#1. カーネル空間ファイルの操作
関数プロトタイプ | |
---|---|
struct file *filp_open(const char *filename, int flags, int mode) | |
ssize_t vfs_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *pos) | |
ssize_t vfs_write( struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *pos) | |
int filp_close(struct file *filp, fl_owner_t id) |
2. カーネル空間とユーザー空間##vfs_read 関数と vfs_write 関数では、カーネル空間のメモリ アドレスは、パラメータ buf 、カーネル空間ポインタを直接使用すると、 -EFALUT が返されます。これは、使用されているバッファがユーザー空間のアドレス範囲を超えているためです。一般的なシステム コールでは、使用するバッファをカーネル領域に置くことはできません。これは、
set_fs()、get_fs() を使用して解決できます。 include/asm/uaccess.h
#define MAKE_MM_SEG(s) ((mm_segment_t) { (s) }) #define KERNEL_DS MAKE_MM_SEG(0xFFFFFFFF) #define USER_DS MAKE_MM_SEG(PAGE_OFFSET) #define get_ds() (KERNEL_DS) #define get_fs() (current->addr_limit) #define set_fs(x) (current->addr_limit = (x))
使用する場合、次のようになります。 mm_segment_t fs = get_fs(); set_fs(KERNEL_FS); //vfs_write(); vfs_read(); set_fs(fs);
get_fs() で取得した値を使用して USER_DS と比較します。これにより、ユーザー空間プログラムが "意図的にカーネル空間を破壊するため、カーネル空間のシステムコールで使用されるようになりました。このとき、read または write() に渡されるパラメータのアドレスはカーネル空間のアドレスです。USER_DS (USER_DS ~ KERNEL_DS) より上になります。他の処理が行われない場合、そのアドレスは write() 関数で考慮されます。これは USER_DS の範囲を超えるため、ユーザー空間の「意図的な破壊」とみなされ、それ以上の実行は許可されません。この問題を解決するには、set_fs(KERNEL_DS) KERNEL_DS にアクセスできる領域制限を拡張することで、カーネル内でシステム コールをスムーズに使用できるようになりました。
3.Linux struct inode 構造
/*索引节点对象由inode结构体表示,定义文件在linux/fs.h中 */ struct inode { struct hlist_node i_hash; /* 哈希表 */ struct list_head i_list; /* 索引节点链表 */ struct list_head i_dentry; /* 目录项链表 */ unsigned long i_ino; /* 节点号 */ atomic_t i_count; /* 引用记数 */ umode_t i_mode; /* 访问权限控制 */ unsigned int i_nlink; /* 硬链接数 */ uid_t i_uid; /* 使用者id */ gid_t i_gid; /* 使用者id组 */ kdev_t i_rdev; /* 实设备标识符 */ loff_t i_size; /* 以字节为单位的文件大小 */ struct timespec i_atime; /* 最后访问时间 */ struct timespec i_mtime; /* 最后修改(modify)时间 */ struct timespec i_ctime; /* 最后改变(change)时间 */ unsigned int i_blkbits; /* 以位为单位的块大小 */ unsigned long i_blksize; /* 以字节为单位的块大小 */ unsigned long i_version; /* 版本号 */ unsigned long i_blocks; /* 文件的块数 */ unsigned short i_bytes; /* 使用的字节数 */ spinlock_t i_lock; /* 自旋锁 */ struct rw_semaphore i_alloc_sem; /* 索引节点信号量 */ struct inode_operations *i_op; /* 索引节点操作表 */ struct file_operations *i_fop; /* 默认的索引节点操作 */ struct super_block *i_sb; /* 相关的超级块 */ struct file_lock *i_flock; /* 文件锁链表 */ struct address_space *i_mapping; /* 相关的地址映射 */ struct address_space i_data; /* 设备地址映射 */ struct dquot *i_dquot[MAXQUOTAS]; /* 节点的磁盘限额 */ struct list_head i_devices; /* 块设备链表 */ struct pipe_inode_info *i_pipe; /* 管道信息 */ struct block_device *i_bdev; /* 块设备驱动 */ unsigned long i_dnotify_mask; /* 目录通知掩码 */ struct dnotify_struct *i_dnotify; /* 目录通知 */ unsigned long i_state; /* 状态标志 */ unsigned long dirtied_when; /* 首次修改时间 */ unsigned int i_flags; /* 文件系统标志 */ unsigned char i_sock; /* 可能是个套接字吧 */ atomic_t i_writecount; /* 写者记数 */ void *i_security; /* 安全模块 */ __u32 i_generation; /* 索引节点版本号 */ union { void *generic_ip; /* 文件特殊信息 */ } u; }; /* *索引节点的操作inode_operations定义在linux/fs.h中 */ struct inode_operations { int (*create) (struct inode *, struct dentry *,int); /*VFS通过系统调用create()和open()来调用该函数,从而为dentry对象创建一个新的索引节点。在创建时使用mode制定初始模式*/ struct dentry * (*lookup) (struct inode *, struct dentry *); /*该韩式在特定目录中寻找索引节点,该索引节点要对应于dentry中给出的文件名*/ int (*link) (struct dentry *, struct inode *, struct dentry *); /*该函数被系统调用link()电泳,用来创建硬连接。硬链接名称由dentry参数指定,连接对象是dir目录中ld_dentry目录想所代表的文件*/ int (*unlink) (struct inode *, struct dentry *); /*该函数被系统调用unlink()调用,从目录dir中删除由目录项dentry制动的索引节点对象*/ int (*symlink) (struct inode *, struct dentry *, const char *); /*该函数被系统电泳symlik()调用,创建符号连接,该符号连接名称由symname指定,连接对象是dir目录中的dentry目录项*/ int (*mkdir) (struct inode *, struct dentry *, int); /*该函数被mkdir()调用,创建一个新鲁姆。创建时使用mode制定的初始模式*/ int (*rmdir) (struct inode *, struct dentry *); /*该函数被系统调用rmdir()调用,删除dir目录中的dentry目录项代表的文件*/ int (*mknod) (struct inode *, struct dentry *, int, dev_t); /*该函数被系统调用mknod()调用,创建特殊文件(设备文件、命名管道或套接字)。要创建的文件放在dir目录中,其目录项问dentry,关联的设备为rdev,初始权限由mode指定*/ int (*rename) (struct inode *, struct dentry *, struct inode *, struct dentry *); /*VFS调用该函数来移动文件。文件源路径在old_dir目录中,源文件由old_dentry目录项所指定,目标路径在new_dir目录中,目标文件由new_dentry指定*/ int (*readlink) (struct dentry *, char *, int); /*该函数被系统调用readlink()调用,拷贝数据到特定的缓冲buffer中。拷贝的数据来自dentry指定的符号链接,最大拷贝大小可达到buflen字节*/ int (*follow_link) (struct dentry *, struct nameidata *); /*该函数由VFS调用,从一个符号连接查找他指向的索引节点,由dentry指向的连接被解析*/ int (*put_link) (struct dentry *, struct nameidata *); /*在follow_link()调用之后,该函数由vfs调用进行清楚工作*/ void (*truncate) (struct inode *); /*该函数由VFS调用,修改文件的大小,在调用之前,索引节点的i_size项必须被设置成预期的大小*/ int (*permission) (struct inode *, int); /*该函数用来检查给低昂的inode所代表的文件是否允许特定的访问模式,如果允许特定的访问模式,返回0,否则返回负值的错误码。多数文件系统 都将此区域设置为null,使用VFS提供的通用方法进行检查,这种检查操作仅仅比较索引及诶但对象中的访问模式位是否和mask一致,比较复杂的系统, 比如支持访问控制链(ACL)的文件系统,需要使用特殊的permission()方法*/ int (*setattr) (struct dentry *, struct iattr *); /*该函数被notify_change调用,在修改索引节点之后,通知发生了改变事件*/ int (*getattr) (struct vfsmount *, struct dentry *, struct kstat *); /*在通知索引节点需要从磁盘中更新时,VFS会调用该函数*/ int (*setxattr) (struct dentry *, const char *, const void *, size_t, int); /*该函数由VFS调用,向dentry指定的文件设置扩展属性,属性名为name,值为value*/ ssize_t (*getxattr) (struct dentry *, const char *, void *, size_t); /*该函数被VFS调用,向value中拷贝给定文件的扩展属性name对应的数值*/ ssize_t (*listxattr) (struct dentry *, char *, size_t); /*该函数将特定文件所有属性别表拷贝到一个缓冲列表中*/ int (*removexattr) (struct dentry *, const char *); /*该函数从给定文件中删除指定的属性*/ };
struct ファイル構造は /linux/ で定義されます。 /linux/fs.h (Linux 2.6.11 カーネル) が含まれており、そのプロトタイプは次のとおりです。 struct file {
/*
* fu_list becomes invalid after file_free is called and queued via
* fu_rcuhead for RCU freeing
*/
union {
struct list_head fu_list;
struct rcu_head fu_rcuhead;
} f_u;
struct path f_path;
#define f_dentry f_path.dentry
#define f_vfsmnt f_path.mnt
const struct file_operations *f_op;
atomic_t f_count;
unsigned int f_flags;
mode_t f_mode;
loff_t f_pos;
struct fown_struct f_owner;
unsigned int f_uid, f_gid;
struct file_ra_state f_ra;
unsigned long f_version;
#ifdef CONFIG_SECURITY
void *f_security;
#endif
/* needed for tty driver, and maybe others */
void *private_data;
#ifdef CONFIG_EPOLL
/* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */
struct list_head f_ep_links;
spinlock_t f_ep_lock;
#endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */
struct address_space *f_mapping;
};
以上がLinuxにはカーネルファイル操作機能はありますか?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。