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【操作系统】实验八：添加/proc文件系统

news 来源：原创 2025/6/26 4:13:08

实验八添加/proc文件系统

8.1 实验目的

通过加载内核模块，为/proc文件系统创建以下内容：

一个名叫proc_test的子目录。

一个名叫current的文件，只读，读出的内容是读它的进程的情况。

一个名叫current_too的链接，指向current。

一个名叫hello的文件，可读可写。读出的内容是上次写的内容前面加两句话。

8.2 实验步骤

（1）在虚拟机里面手动创建pro文件目录，如图3.1所示

图8.1 手动创建pro文件目录

（2）编写proc_test.c文件，代码如下：

#include <linux/sched.h>
#include <linux/init_task.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/uaccess.h>
#define MAX_LENGTH 1024
static char hello_content[MAX_LENGTH] = "hello world\n";  // 初始化一个长度为 1024 的字符数组，并赋值 "hello world\n"
//用于处理对 /proc/proc_test/hello 文件的写操作。它从用户空间接收数据并将其复制到内核空间的 hello_content 数组中，偏移量为12。如果写入的字符数超过了数组长度，会返回错误。
static ssize_t hello_proc_write(struct file *file, const char __user *buffer, size_t count, loff_t *pos) {if (count > MAX_LENGTH - 1)  // 如果写入的字符数大于 MAX_LENGTH - 1，则返回错误return -EINVAL;if (copy_from_user(hello_content + 12, buffer, count))  // 将用户空间的数据复制到内核空间的 hello_content 数组中，偏移量为 12return -EFAULT;hello_content[count + 12] = '\0';  // 在 hello_content 数组中写入字符串结束符'\0'return count;  // 返回成功写入的字符数
}
//用于处理对 /proc/proc_test/hello 文件的读操作。它将 hello_content 的内容输出到 seq_file 结构体中，从而在读取文件时显示出来。
static int hello_proc_show(struct seq_file *m, void *v) {seq_printf(m, "%s", hello_content);  // 将 hello_content 的内容输出到 seq_file 结构体 m 中return 0;
}
//用于打开 /proc/proc_test/hello 文件。它调用 single_open 函数来打开文件，并指定 hello_proc_show 函数来显示文件内容。
static int hello_proc_open(struct inode *inode, struct file *file) {return single_open(file, hello_proc_show, NULL);  // 打开 proc 文件，调用 hello_proc_show 函数来显示内容
}
//定义了对 /proc/proc_test/hello 文件的操作集合，包括打开、读取、写入、定位和释放文件。
static const struct proc_ops hello_proc_ops = {.proc_open = hello_proc_open,  // 打开文件操作.proc_read = seq_read,  // 读取文件操作.proc_write = hello_proc_write,  // 写文件操作.proc_lseek = seq_lseek,  // 文件定位操作.proc_release = single_release,  // 释放文件操作
};
//用于处理对 /proc/proc_test/current 文件的读操作。它输出当前进程的相关信息，如进程ID、优先级、进程名等。
static int current_proc_show(struct seq_file *m, void *v) {struct task_struct *cur = current;seq_printf(m, "进程ID: %d\n", cur->pid);  // 输出进程IDseq_printf(m, "优先级: %d\n", cur->prio);  // 输出进程优先级seq_printf(m, "静态优先级: %d\n", cur->static_prio);  // 输出静态优先级seq_printf(m, "正常优先级: %d\n", cur->normal_prio);  // 输出正常优先级seq_printf(m, "策略: %d\n", cur->policy);  // 输出进程调度策略seq_printf(m, "进程名: %s\n", cur->comm);  // 输出进程名return 0;
}
//用于打开 /proc/proc_test/current 文件。它调用 single_open 函数来打开文件，并指定 current_proc_show 函数来显示文件内容。
static int current_proc_open(struct inode *inode, struct file *file) {return single_open(file, current_proc_show, NULL);  // 打开 proc 文件，调用 current_proc_show 函数来显示内容
}
// 定义了对 /proc/proc_test/current 文件的操作集合，包括打开、读取、定位和释放文件。
static const struct proc_ops current_proc_ops = {.proc_open = current_proc_open,  // 打开文件操作.proc_read = seq_read,  // 读取文件操作.proc_lseek = seq_lseek,  // 文件定位操作.proc_release = single_release,  // 释放文件操作
};
//模块的初始化函数，它在内核加载模块时被调用。它创建了一个名为 /proc/proc_test 的目录，并在其中创建了文件 current、current_too 和 hello。
static int __init proc_test_init(void) {struct proc_dir_entry *test_dir;test_dir = proc_mkdir("proc_test", NULL);  // 创建一个目录 /proc/proc_testproc_create("current", 0, test_dir, &current_proc_ops);  // 在 /proc/proc_test 目录下创建一个名为 "current" 的文件proc_symlink("current_too", test_dir, "current");  // 在 /proc/proc_test 目录下创建一个名为 "current_too" 的符号链接，指向 "current"proc_create("hello", 0666, test_dir, &hello_proc_ops);  // 在 /proc/proc_test 目录下创建一个名为 "hello" 的文件，可读可写权限为 0666return 0;
}
//模块的退出函数，它在内核卸载模块时被调用。它移除了之前创建的 /proc/proc_test 目录及其下的文件。
static void __exit proc_test_exit(void) {remove_proc_entry("proc_test/current", NULL);  // 移除 /proc/proc_test 目录下的文件 "current"remove_proc_entry("proc_test/current_too", NULL);  // 移除 /proc/proc_test 目录下的文件 "current_too"remove_proc_entry("proc_test/hello", NULL);  // 移除 /proc/proc_test 目录下的文件 "hello"remove_proc_entry("proc_test", NULL);  // 移除 /proc/proc_test 目录
}
MODULE_LICENSE("GPL");  // 指定模块的许可证为 GPL
module_init(proc_test_init);  // 指定模块的初始化函数
module_exit(proc_test_exit);  // 指定模块的退出函数

编写完代码如图8.2所示：

图8.2 proc_test.c的代码内容

（3）编写Makefile文件，结果如图8.3所示：

图8.3 Makefile的代码内容

（4）开始make模块，编译完模块之后，如图8.4所示：

图8.4 编译模块成功

（5）使用命令insmod proc_test.ko加载模块，加载成功之后，使用lsmod | grep proc_test查看模块是否加载，如图8.5所示：

图8.5 加载模块成功

（6）检查是否创建了 /proc/proc_test 目录，进入proc文件目录，使用ls查看当前目录下的文件，如图8.6所示，发现创建了proc_test目录

图8.6 查看proc文件目录

（7）检查 /proc/proc_test 目录下是否创建了三个文件，进入proc_test文件目录，使用ls查看当前目录下文件，如图8.7所示：

图8.7 查看proc_test文件目录

（8）使用more指令分别查看上述图片中的三个文件，即current、current_too还有hello

\1. 查看current文件，如图8.8所示：

图8.8 查看current文件信息

\2. 查看current_too文件，如图8.9所示：

图8.9 查看current_too文件信息

\3. 查看hello文件，如图8.10所示：

图8.10 查看hello文件信息

（9）写入hello文件，使用echo命令将数据输入到hello文件并使用more hello查看，如图8.11所示：

图8.11 将数据输入hello文件并读出

（10）使用命令rmmod proc_test卸载模块并查看是否成功卸载，如图8.12所示：

图8.12 卸载proc_test模块

8.3 实验总结

1.模块功能实现：本次实验成功实现了一个内核模块，该模块在 /proc 文件系统中创建了一个名为 proc_test 的子目录。该目录下包含一个只读文件 current，用于输出当前进程的信息，以及一个可读可写的文件 hello，用于存储和读取用户输入的内容。此外，还创建了一个指向 current 的符号链接 current_too。

2.内核与用户空间交互：通过实现 current 和 hello 文件的读写操作，深入理解了内核与用户空间之间的交互机制。使用 copy_from_user 和 copy_to_user 函数实现了数据的安全传输，确保了内核模块能够正确处理用户输入和输出。

3.进程信息的获取：在 current 文件的实现中，利用 current 指针获取了当前进程的详细信息，包括进程 ID、状态和名称。这一过程加深了对 Linux 内核进程管理的理解，展示了如何通过内核提供的结构体和宏访问进程信息。

4.内核模块的加载与卸载：实验中学习了如何编译、加载和卸载内核模块。通过使用 insmod 和 rmmod 命令，观察到模块加载后在 /proc 文件系统中动态创建的内容，以及在卸载后资源的清理。这一过程强调了内核模块开发中的资源管理和内存泄漏防范的重要性。

实验八 添加/proc文件系统

8.1 实验目的

8.2 实验步骤

8.3 实验总结

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