proc_create函数内幕初探

一直以为PROC文件系统很是晦涩难懂，平时仅仅是使用它，不愿意去触碰内核中的具体实现。今天突发奇想，想看看里面究竟是怎么实现的，结果……真是大跌眼镜，没想到里面并不复杂

关于PROC文件系统的功能以及在Linux中的地位就不多说了，在用户空间和内核空间交互的界面也扮演者举足轻重的地位。我们今天就从proc_create函数开始，看看其中的实现。该函数会创建一个PROC entry，用户可以通过对文件系统中的该文件，和内核进行数据的交互。

static inline struct proc_dir_entry *proc_create(
    const char *name, umode_t mode, struct proc_dir_entry *parent,
    const struct file_operations *proc_fops)
{
    return proc_create_data(name, mode, parent, proc_fops, NULL);
}

简要介绍下参数：

name:名字

mod:模式

parent:父entry，为NULL的话，默认父entry是/proc

struct proc_dir_entry proc_root = {
.low_ino = PROC_ROOT_INO,
.namelen = 5,
.mode = S_IFDIR | S_IRUGO | S_IXUGO,
.nlink = 2,
.count = ATOMIC_INIT(1),
.proc_iops = &proc_root_inode_operations,
.proc_fops = &proc_root_operations,
.parent = &proc_root,
.name = "/proc",
};

proc_fops:操作函数表

函数返回一个proc_dir_entry。可以看到proc_create中直接调用了proc_create_data，而该函数主要完成2个功能1、调用__proc_create完成具体proc_dir_entry的创建。2、调用proc_register把entry注册进系统。

struct proc_dir_entry *proc_create_data(const char *name, umode_t mode,
                    struct proc_dir_entry *parent,
                    const struct file_operations *proc_fops,
                    void *data)
{
    struct proc_dir_entry *pde;
    if ((mode & S_IFMT) == 0)
        mode |= S_IFREG;

    if (!S_ISREG(mode)) {
        WARN_ON(1);    /* use proc_mkdir() */
        return NULL;
    }

    if ((mode & S_IALLUGO) == 0)
        mode |= S_IRUGO;
    pde = __proc_create(&parent, name, mode, 1);
    if (!pde)
        goto out;
    pde->proc_fops = proc_fops;
    pde->data = data;
    if (proc_register(parent, pde) < 0)
        goto out_free;
    return pde;
out_free:
    kfree(pde);
out:
    return NULL;
}

先看proc_dir_entry的创建，这里通过__proc_create函数，其实该函数内部也很简单，就是为entry分配了空间，并对相关字段进行设置，主要包含name,namelen,mod，nlink等。创建好后，就设置操作函数proc_fops和data。然后就调用proc_register进行注册，

static int proc_register(struct proc_dir_entry * dir, struct proc_dir_entry * dp)
{
    struct proc_dir_entry *tmp;
    int ret;
    
    ret = proc_alloc_inum(&dp->low_ino);
    if (ret)
        return ret;
     /*如果是 目录*/
    if (S_ISDIR(dp->mode)) {
        dp->proc_fops = &proc_dir_operations;
        dp->proc_iops = &proc_dir_inode_operations;
        dir->nlink++;
        /*如果是链接*/
    } else if (S_ISLNK(dp->mode)) {
        dp->proc_iops = &proc_link_inode_operations;
        /*如果是文件*/
    } else if (S_ISREG(dp->mode)) {
        BUG_ON(dp->proc_fops == NULL);
        dp->proc_iops = &proc_file_inode_operations;
    } else {
        WARN_ON(1);
        return -EINVAL;
    }

    spin_lock(&proc_subdir_lock);

    for (tmp = dir->subdir; tmp; tmp = tmp->next)
        if (strcmp(tmp->name, dp->name) == 0) {
            WARN(1, "proc_dir_entry '%s/%s' already registered
",
                dir->name, dp->name);
            break;
        }
    /*子dir链接成链表，且子dir中含有父dir的指针*/
    dp->next = dir->subdir;
    dp->parent = dir;
    dir->subdir = dp;
    spin_unlock(&proc_subdir_lock);

    return 0;
}

函数首先分配一个inode number，然后根据entry的类型对其进行操作函数赋值，主要分为目录、链接、文件。这里我们只关注文件，文件的操作函数一般由用户自己定义，即上面我们设置的ops，这里仅仅是设置inode操作函数表，设置成了全局的proc_file_inode_operations，然后插入到父目录的子文件链表中，注意是头插法。基本结构如下，其中每个子节点都有指向父节点的指针。 

 其实创建entry的过程就这么简单，由于PROC也是一种文件系统，所以可以和ext2/ext3等文件系统一样，作为一个实体文件系统，通过VFS给用户提供统一的接口。相对于实体的文件系统而言，PROC文件系统要简单的多。因为其不需要管理具体磁盘上的文件，不需要和硬件打交道。正常情况下用户发起文件操作流程为：用户层序->系统调用->VFS层->具体文件系统->磁盘驱动程序。而针对PROC文件系统而言，其不需要和磁盘驱动打交道，最低层的部分就是操作系统各个子模块提供的操作函数表。这个就需要根据不同的模块进行不同的操作了，所以都是某个模块自己通过PROC的接口，向PROC注册内容，针对我们普通用户添加的entry，最低层的操作自然是我们注册的ops函数表了。

以马内利

参考资料：

LInux内核3.10.1源码