Linux에는 커널 파일 작업 기능이 있습니다. 예를 들어 filp_open() 함수는 파일을 열 수 있고, vfs_read() 함수는 파일을 읽을 수 있으며, vfs_write() 함수는 파일을 쓸 수 있습니다. filp_close() 함수를 사용하여 파일을 닫을 수 있습니다. vfs_read 및 vfs_write 함수에서 두 번째 매개변수는 사용자 공간의 메모리 주소를 가리킵니다. 커널 공간 포인터를 직접 사용하면 "-EFALUT"가 반환됩니다.
이 튜토리얼의 운영 환경: linux7.3 시스템, Dell G3 컴퓨터.
1. 커널 공간 파일 작업
| Function | Function 프로토타입 |
|---|---|
| 파일 열기 | struct 파일 *filp_open(const char *filename, int flags, int 모드) |
| 파일 읽기 | ssize_t vfs_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *pos) |
| Write file | ssize_t vfs_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count , LOFF_T *POS) |
| 파일 닫기 | INT FILP_CLOSE (Struct File *FILP, FL_OWNER_T ID) |
2 VFS_READ 및 VFS의 커널 공간 및 사용자 공간
_WRITE 함수, 그것은 매개변수 buf가 가리키는 사용자 공간의 메모리 주소. 커널 공간의 포인터를 직접 사용하면 -EFALUT가 반환됩니다. 이는 사용된 버퍼가 사용자 공간 주소 범위를 초과하기 때문입니다. 일반 시스템 호출에서는 사용하는 버퍼가 커널 영역에 있어서는 안 됩니다. 이는 set_fs(), get_fs()를 사용하여 해결할 수 있습니다. set_fs()、get_fs()来解决。
在include/asm/uaccess.h中，有如下定义：
#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))如果使用，如下：
mm_segment_t fs = get_fs(); set_fs(KERNEL_FS); //vfs_write(); vfs_read(); set_fs(fs);
详尽解释：系统调用本来是提供给用户空间的程序访问的，所以，对传递给它的参数（比如上面的buf），它默认会认为来自用户空间，在read或write()函数中，为了保护内核空间，一般会用get_fs()得到的值来和USER_DS进行比较，从而防止用户空间程序“蓄意”破坏内核空间；而现在要在内核空间使用系统调用，此时传递给read或write（）的参数地址就是内核空间的地址了，在USER_DS之上(USER_DS ~ KERNEL_DS)，如果不做任何其它处理，在write()函数中，会认为该地址超过了USER_DS范围，所以会认为是用户空间的“蓄意破坏”，从而不允许进一步的执行；为了解决这个问题set_fs(KERNEL_DS)
include/asm/uaccess.h에는 다음과 같은 정의가 있습니다. /*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 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;
};자세한 설명: 시스템 호출은 원래 제공됩니다. 프로그램에 의해 액세스되는 사용자 공간으로 전달된 매개변수(예: 위의 buf)에 대해 커널을 보호하기 위해 read 또는 write() 함수에서 기본적으로 사용자 공간에서 온 것으로 생각합니다. space에서는 get_fs()가 일반적으로 사용됩니다.사용자 공간 프로그램이 커널 공간을 "의도적으로" 손상시키는 것을 방지하기 위해 얻은 값을 USER_DS와 비교합니다. 이제 커널 공간에서 시스템 호출을 사용해야 합니다. read 또는 write()에 전달된 매개변수 주소는 커널 공간입니다. USER_DS(USER_DS ~ KERNEL_DS) 이상의 주소는 write() 함수에서 해당 주소가 USER_DS 범위를 초과하는 것으로 간주됩니다. , 따라서 이는 사용자 공간의 "의도적인 파괴"로 간주되므로 이 문제를 해결하기 위해 더 이상 실행이 허용되지 않습니다. set_fs(KERNEL_DS)는 KERNEL_DS에 액세스할 수 있는 공간 제한을 확장합니다. , 커널에서 시스템 호출을 원활하게 사용할 수 있도록!
3.Linux 구조체 inode 구조
위 내용은 Linux에는 커널 파일 작업 기능이 있습니까?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!
![[웹 프런트엔드] Node.js 빠른 시작](https://img.php.cn/upload/course/000/000/067/662b5d34ba7c0227.png)
