添加系统调用,打印/proc中的系统信息

前面关于proc和内核态函数的东西可以对比代码来看。

参考


http://blog.csdn.net/kylin_fire_zeng/article/details/44778155http://blog.csdn.net/leewenjin/article/details/7605179http://blog.csdn.net/zdwzzu2006/article/details/7747977http://blog.csdn.net/tommy_wxie/article/details/8194276


/proc目录及内容介绍

  1. /proc目录
    Linux 内核提供了一种通过 /proc 文件系统,在运行时访问内核内部数据结构、改变内核设置的机制。proc文件系统是一个伪文件系统,它只存在内存当中,而不占用外存空间。它以文件系统的方式为访问系统内核数据的操作提供接口。
    用户和应用程序可以通过proc得到系统的信息,并可以改变内核的某些参数。由于系统的信息,如进程,是动态改变的,所以用户或应用程序读取proc文件时,proc文件系统是动态从系统内核读出所需信息并提交的。下面列出的这些文件或子文件夹,并不是都是在你的系统中存在,这取决于你的内核配置和装载的模块。另外,在/proc下还有三个很重要的目录:net,scsi和sys。 Sys目录是可写的,可以通过它来访问或修改内核的参数,而net和scsi则依赖于内核配置。例如,如果系统不支持scsi,则scsi 目录不存在。
    除了以上介绍的这些,还有的是一些以数字命名的目录,它们是进程目录。系统中当前运行的每一个进程都有对应的一个目录在/proc下,以进程的 PID号为目录名,它们是读取进程信息的接口。而self目录则是读取进程本身的信息接口,是一个link。
  2. 子文件或子文件夹
    /proc/buddyinfo 每个内存区中的每个order有多少块可用,和内存碎片问题有关
    /proc/cmdline 启动时传递给kernel的参数信息
    /proc/cpuinfo cpu的信息
    /proc/crypto 内核使用的所有已安装的加密密码及细节
    /proc/devices 已经加载的设备并分类
    /proc/dma 已注册使用的ISA DMA频道列表
    /proc/execdomains Linux内核当前支持的execution domains
    /proc/fb 帧缓冲设备列表,包括数量和控制它的驱动
    /proc/filesystems 内核当前支持的文件系统类型
    /proc/interrupts x86架构中的每个IRQ中断数
    /proc/iomem 每个物理设备当前在系统内存中的映射
    /proc/ioports 一个设备的输入输出所使用的注册端口范围
    /proc/kcore 代表系统的物理内存,存储为核心文件格式,里边显示的是字节数,等于RAM大小加上4kb
    /proc/kmsg 记录内核生成的信息,可以通过/sbin/klogd或/bin/dmesg来处理
    /proc/loadavg 根据过去一段时间内CPU和IO的状态得出的负载状态,与uptime命令有关
    /proc/locks 内核锁住的文件列表
    /proc/mdstat 多硬盘,RAID配置信息(md=multiple disks)
    /proc/meminfo RAM使用的相关信息
    /proc/misc 其他的主要设备(设备号为10)上注册的驱动
    /proc/modules 所有加载到内核的模块列表
    /proc/mounts 系统中使用的所有挂载
    /proc/mtrr 系统使用的Memory Type Range Registers (MTRRs)
    /proc/partitions 分区中的块分配信息
    /proc/pci 系统中的PCI设备列表
    /proc/slabinfo 系统中所有活动的 slab 缓存信息
    /proc/stat 所有的CPU活动信息
    /proc/sysrq-trigger 使用echo命令来写这个文件的时候,远程root用户可以执行大多数的系统请求关键命令,就好像在本地终端执行一样。要写入这个文件,需要把/proc/sys/kernel/sysrq不能设置为0。这个文件对root也是不可读的
    /proc/uptime 系统已经运行了多久
    /proc/swaps 交换空间的使用情况
    /proc/version Linux内核版本和gcc版本
    /proc/bus 系统总线(Bus)信息,例如pci/usb等
    /proc/driver 驱动信息
    /proc/fs 文件系统信息
    /proc/ide ide设备信息
    /proc/irq 中断请求设备信息
    /proc/net 网卡设备信息
    /proc/scsi scsi设备信息
    /proc/tty tty设备信息
    /proc/net/dev 显示网络适配器及统计信息
    /proc/vmstat 虚拟内存统计信息
    /proc/vmcore 内核panic时的内存映像
    /proc/diskstats 取得磁盘信息
    /proc/schedstat kernel调度器的统计信息
    /proc/zoneinfo 显示内存空间的统计信息,对分析虚拟内存行为很有用
    以下是/proc目录中进程N的信息
    /proc/N pid为N的进程信息
    /proc/N/cmdline 进程启动命令
    /proc/N/cwd 链接到进程当前工作目录
    /proc/N/environ 进程环境变量列表
    /proc/N/exe 链接到进程的执行命令文件
    /proc/N/fd 包含进程相关的所有的文件描述符
    /proc/N/maps 与进程相关的内存映射信息
    /proc/N/mem 指代进程持有的内存,不可读
    /proc/N/root 链接到进程的根目录
    /proc/N/stat 进程的状态
    /proc/N/statm 进程使用的内存的状态
    /proc/N/status 进程状态信息,比stat/statm更具可读性
    /proc/self 链接到当前正在运行的进程

内核态下的操作函数

在Linux kernel中读写文件数据时没有标准库可用,需要利用kernel的一些函数,这些函数主要有: filp_open() filp_close(), vfs_read() vfs_write(),set_fs(),get_fs()等,在linux/fs.h和asm/uaccess.h头文件中声明。下面介绍主要步骤

  1. 打开文件
      filp_open()在kernel中可以打开文件,其原形如下:
      strcut file* filp_open(const char* filename, int open_mode, int mode);
      该函数返回strcut file*结构指针,供后继函数操作使用,该返回值用IS_ERR()来检验其有效性。
      参数说明
      filename: 表明要打开或创建文件的名称(包括路径部分)。在内核中打开的文件时需要注意打开的时机,很容易出现需要打开文件的驱动很早就加载并打开文件,但需要打开的文件所在设备还不有挂载到文件系统中,而导致打开失败。
      open_mode: 文件的打开方式,其取值与标准库中的open相应参数类似,可以取O_CREAT,O_RDWR,O_RDONLY等。
      mode: 创建文件时使用,设置创建文件的读写权限,其它情况可以匆略设为0
  2. 读写文件
      kernel中文件的读写操作可以使用vfs_read()和vfs_write,在使用这两个函数前需要说明一下get_fs()和 set_fs()这两个函数。
      vfs_read() vfs_write()两函数的原形如下:
      ssize_t vfs_read(struct file* filp, char __user* buffer, size_t len, loff_t* pos);
      ssize_t vfs_write(struct file* filp, const char __user* buffer, size_t len, loff_t* pos);
      注意这两个函数的第二个参数buffer,前面都有__user修饰符,这就要求这两个buffer指针都应该指向用空的内存,如果对该参数传递kernel空间的指针,这两个函数都会返回失败-EFAULT。但在Kernel中,我们一般不容易生成用户空间的指针,或者不方便独立使用用户空间内存。要使这两个读写函数使用kernel空间的buffer指针也能正确工作,需要使用set_fs()函数或宏(set_fs()可能是宏定义),如果为函数,其原形如下:
    void set_fs(mm_segment_t fs);
      该函数的作用是改变kernel对内存地址检查的处理方式,其实该函数的参数fs只有两个取值:USER_DS,KERNEL_DS,分别代表用户空间和内核空间,默认情况下,kernel取值为USER_DS,即对用户空间地址检查并做变换。那么要在这种对内存地址做检查变换的函数中使用内核空间地址,就需要使用set_fs(KERNEL_DS)进行设置。get_fs()一般也可能是宏定义,它的作用是取得当前的设置,这两个函数的一般用法为:
      mm_segment_t old_fs;
      old_fs = get_fs();
      set_fs(KERNEL_DS);
      ...... //与内存有关的操作
      set_fs(old_fs);
      还有一些其它的内核函数也有用__user修饰的参数,在kernel中需要用kernel空间的内存代替时,都可以使用类似办法。
      使用vfs_read()和vfs_write()最后需要注意的一点是最后的参数loff_t * pos,pos所指向的值要初始化,表明从文件的什么地方开始读写。
  3. 关闭读写文件
      int filp_close(struct file*filp, fl_owner_t id);
      该函数的使用很简单,第二个参数一般传递NULL值,也有用current->files作为实参的。
      使用以上函数的其它注意点:
      1. 其实Linux Kernel组成员不赞成在kernel中独立的读写文件(这样做可能会影响到策略和安全问题),对内核需要的文件内容,最好由应用层配合完成。
      2. 在可加载的kernel module中使用这种方式读写文件可能使模块加载失败,原因是内核可能没有EXPORT你所需要的所有这些函数。
      3. 分析以上某些函数的参数可以看出,这些函数的正确运行需要依赖于进程环境,因此,有些函数不能在中断的handle或Kernel中不属于任可进程的代码中执行,否则可能出现崩溃,要避免这种情况发生,可以在kernel中创建内核线程,将这些函数放在线程环境下执行(创建内核线程的方式请参数kernel_thread()函数)。

添加系统调用号和函数原型

vim ./arch/x86/entry/syscalls/syscall_64.tbl
vim ./include/linux/syscalls.h
与上篇blog类似,保持函数名,形参等相同即可。

添加函数定义

vim kernel/sys.c
主要读取了/proc/cpuinfo,/proc/meminfo,/proc/uptime,/proc/version等,截取一部分信息打印。

asmlinkage long sys_my_syscall(int n)
{
    struct file *fp;
    mm_segment_t fs;
    loff_t pos;
    int i,j,k,temp,flag;
    char cpuinfo[5000],cpuinfo_end[]={'f','l','a','g','s'};
    char meminfo[1500],meminfo_end[]={'B','u','f','f','e','r','s'};
    char uptime[20];int runtime;
    char version[150];

    printk("system info print.(by system_call)\n");

    /*cpuinfo*/
    fp=filp_open("/proc/cpuinfo",O_RDONLY,0);
    fs=get_fs();
    set_fs(KERNEL_DS);
    pos=0;
    vfs_read(fp,cpuinfo,sizeof(cpuinfo),&pos);

    for(i=0;i<5000;i++)
    {
        flag=1;
        for(j=0;j<5;j++)
            if(cpuinfo[i+j]!=cpuinfo_end[j])
            {
                flag=0;
                break;
            }
        if(flag)
            break;
    }
    cpuinfo[i]='\0';
    printk("cpuinfo:\n%s\n\n",cpuinfo);

    filp_close(fp,NULL);
    set_fs(fs);


    /*meminfo*/
    fp=filp_open("/proc/meminfo",O_RDONLY,0);
    fs=get_fs();
    set_fs(KERNEL_DS);
    pos=0;
    vfs_read(fp,meminfo,sizeof(meminfo),&pos);

    for(i=0;i<1500;i++)
    {
        flag=1;
        for(j=0;j<7;j++)
            if(meminfo[i+j]!=meminfo_end[j])
            {
                flag=0;
                break;
            }
        if(flag)
            break;
    }
    meminfo[i]='\0';
    printk("meminfo:\n%s\n\n",meminfo);

    filp_close(fp,NULL);
    set_fs(fs);


    /*uptime*/
    fp=filp_open("/proc/uptime",O_RDONLY,0);
    fs=get_fs();
    set_fs(KERNEL_DS);
    pos=0;
    vfs_read(fp,uptime,sizeof(uptime),&pos);

    for(i=0;i<20;i++)
    {
        if(uptime[i]=='.')
            break;
    }
    uptime[i]='\0';
    runtime=0;
    for(j=0;j<i;j++)
    {
        temp=uptime[j]-'0';
        for(k=0;k<i-j-1;k++)
           temp*=10;
        runtime+=temp;
    }
    printk("uptime:\nsystem has already started for %d minutes.\n\n",runtime/60);
    
    filp_close(fp,NULL);
    set_fs(fs);


    /*version*/
    fp=filp_open("/proc/version",O_RDONLY,0);
    fs=get_fs();
    set_fs(KERNEL_DS);
    pos=0;
    vfs_read(fp,version,sizeof(version),&pos);

    version[132]='\0';
    printk("version:\n%s\n",version);

    filp_close(fp,NULL);
    set_fs(fs);
    
    printk("info printed over.\n");
    return n;
}

编译和安装

make menuconfig
make clean
make -j4
安装前注意删除/boot中的旧内核文件,留出足够空间(>400M)
make modules
make modules_install 安装模块
make install 安装内核
update-grub
重启选择新内核

测试

类似的测试函数

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>

int main()
{
    int ret=syscall(333,2);
    if(ret==2)
        printf("system call success.\n");
    return 0;
}

编译运行返回sucess,dmesg -c查看打印信息

vite 无法使用 process_操作系统


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