linux有沒有內核文件操作函數

這篇文章主要介紹“linux有沒有內核文件操作函數”，在日常操作中，相信很多人在linux有沒有內核文件操作函數問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”linux有沒有內核文件操作函數”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

linux有內核文件操作函數，例filp_open()函數可用于打開文件、vfs_read()函數可用于讀取文件、vfs_write()函數可用于寫文件、filp_close()函數可用于關閉文件。在vfs_read和vfs_write函數中，其第二個參數指向的用戶空間的內存地址，如果直接使用內核空間的指針，則會返回“-EFALUT”。

1. 內核空間文件操作

2. 內核空間與用戶空間

在vfs_read和vfs_write函數中，其參數buf指向的用戶空間的內存地址，如果我們直接使用內核空間的指針，則會返回-EFALUT。這是因為使用的緩沖區超過了用戶空間的地址范圍。一般系統調用會要求你使用的緩沖區不能在內核區。這個可以用set_fs()、get_fs()來解決。

在include/asm/uaccess.h中，有如下定義：

#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);

詳盡解釋：系統調用本來是提供給用戶空間的程序訪問的，所以，對傳遞給它的參數（比如上面的buf），它默認會認為來自用戶空間，在read或write()函數中，為了保護內核空間，一般會用get_fs()得到的值來和USER_DS進行比較，從而防止用戶空間程序“蓄意”破壞內核空間；而現在要在內核空間使用系統調用，此時傳遞給read或write（）的參數地址就是內核空間的地址了，在USER_DS之上(USER_DS ~ KERNEL_DS)，如果不做任何其它處理，在write()函數中，會認為該地址超過了USER_DS范圍，所以會認為是用戶空間的“蓄意破壞”，從而不允許進一步的執行；為了解決這個問題set_fs(KERNEL_DS)將其能訪問的空間限制擴大到KERNEL_DS,這樣就可以在內核順利使用系統調用了！

3.Linux struct inode結構

/*索引節點對象由inode結構體表示，定義文件在linux/fs.h中
*/
struct inode {
        struct hlist_node       i_hash;              /* 哈希表 */
        struct list_head        i_list;              /* 索引節點鏈表 */
        struct list_head        i_dentry;            /* 目錄項鏈表 */
        unsigned long           i_ino;               /* 節點號 */
        atomic_t                i_count;             /* 引用記數 */
        umode_t                 i_mode;              /* 訪問權限控制 */
        unsigned int            i_nlink;             /* 硬鏈接數 */
        uid_t                   i_uid;               /* 使用者id */
        gid_t                   i_gid;               /* 使用者id組 */
        kdev_t                  i_rdev;              /* 實設備標識符 */
        loff_t                  i_size;              /* 以字節為單位的文件大小 */
        struct timespec         i_atime;             /* 最后訪問時間 */
        struct timespec         i_mtime;             /* 最后修改(modify)時間 */
        struct timespec         i_ctime;             /* 最后改變(change)時間 */
        unsigned int            i_blkbits;           /* 以位為單位的塊大小 */
        unsigned long           i_blksize;           /* 以字節為單位的塊大小 */
        unsigned long           i_version;           /* 版本號 */
        unsigned long           i_blocks;            /* 文件的塊數 */
        unsigned short          i_bytes;             /* 使用的字節數 */
        spinlock_t              i_lock;              /* 自旋鎖 */
        struct rw_semaphore     i_alloc_sem;         /* 索引節點信號量 */
        struct inode_operations *i_op;               /* 索引節點操作表 */
        struct file_operations  *i_fop;              /* 默認的索引節點操作 */
        struct super_block      *i_sb;               /* 相關的超級塊 */
        struct file_lock        *i_flock;            /* 文件鎖鏈表 */
        struct address_space    *i_mapping;          /* 相關的地址映射 */
        struct address_space    i_data;              /* 設備地址映射 */
        struct dquot            *i_dquot[MAXQUOTAS]; /* 節點的磁盤限額 */
        struct list_head        i_devices;           /* 塊設備鏈表 */
        struct pipe_inode_info  *i_pipe;             /* 管道信息 */
        struct block_device     *i_bdev;             /* 塊設備驅動 */
        unsigned long           i_dnotify_mask;      /* 目錄通知掩碼 */
        struct dnotify_struct   *i_dnotify;          /* 目錄通知 */
        unsigned long           i_state;             /* 狀態標志 */
        unsigned long           dirtied_when;        /* 首次修改時間 */
        unsigned int            i_flags;             /* 文件系統標志 */
        unsigned char           i_sock;              /* 可能是個套接字吧 */
        atomic_t                i_writecount;        /* 寫者記數 */
        void                    *i_security;         /* 安全模塊 */
        __u32                   i_generation;        /* 索引節點版本號 */
        union {
                void            *generic_ip;         /* 文件特殊信息 */
        } u;
};

/*
*索引節點的操作inode_operations定義在linux/fs.h中
*/
struct inode_operations {
        int (*create) (struct inode *, struct dentry *,int);
        /*VFS通過系統調用create()和open()來調用該函數，從而為dentry對象創建一個新的索引節點。在創建時使用mode制定初始模式*/
        struct dentry * (*lookup) (struct inode *, struct dentry *);
        /*該韓式在特定目錄中尋找索引節點，該索引節點要對應于dentry中給出的文件名*/
        int (*link) (struct dentry *, struct inode *, struct dentry *);
        /*該函數被系統調用link()電泳，用來創建硬連接。硬鏈接名稱由dentry參數指定，連接對象是dir目錄中ld_dentry目錄想所代表的文件*/
        int (*unlink) (struct inode *, struct dentry *);
        /*該函數被系統調用unlink()調用，從目錄dir中刪除由目錄項dentry制動的索引節點對象*/
        int (*symlink) (struct inode *, struct dentry *, const char *);
        /*該函數被系統電泳symlik()調用，創建符號連接，該符號連接名稱由symname指定，連接對象是dir目錄中的dentry目錄項*/
        int (*mkdir) (struct inode *, struct dentry *, int);
        /*該函數被mkdir()調用，創建一個新魯姆。創建時使用mode制定的初始模式*/
        int (*rmdir) (struct inode *, struct dentry *);
        /*該函數被系統調用rmdir()調用，刪除dir目錄中的dentry目錄項代表的文件*/
        int (*mknod) (struct inode *, struct dentry *, int, dev_t);
        /*該函數被系統調用mknod()調用，創建特殊文件(設備文件、命名管道或套接字)。要創建的文件放在dir目錄中，其目錄項問dentry，關聯的設備為rdev，初始權限由mode指定*/
        int (*rename) (struct inode *, struct dentry *,
                       struct inode *, struct dentry *);
        /*VFS調用該函數來移動文件。文件源路徑在old_dir目錄中，源文件由old_dentry目錄項所指定，目標路徑在new_dir目錄中，目標文件由new_dentry指定*/
        int (*readlink) (struct dentry *, char *, int);
        /*該函數被系統調用readlink()調用，拷貝數據到特定的緩沖buffer中。拷貝的數據來自dentry指定的符號鏈接，最大拷貝大小可達到buflen字節*/
        int (*follow_link) (struct dentry *, struct nameidata *);
        /*該函數由VFS調用，從一個符號連接查找他指向的索引節點，由dentry指向的連接被解析*/
        int (*put_link) (struct dentry *, struct nameidata *);
        /*在follow_link()調用之后，該函數由vfs調用進行清楚工作*/
        void (*truncate) (struct inode *);
        /*該函數由VFS調用，修改文件的大小，在調用之前，索引節點的i_size項必須被設置成預期的大小*/
        int (*permission) (struct inode *, int);
        /*該函數用來檢查給低昂的inode所代表的文件是否允許特定的訪問模式，如果允許特定的訪問模式，返回0，否則返回負值的錯誤碼。多數文件系統 都將此區域設置為null，使用VFS提供的通用方法進行檢查，這種檢查操作僅僅比較索引及誒但對象中的訪問模式位是否和mask一致，比較復雜的系統， 比如支持訪問控制鏈(ACL)的文件系統，需要使用特殊的permission()方法*/
        int (*setattr) (struct dentry *, struct iattr *);
        /*該函數被notify_change調用，在修改索引節點之后，通知發生了改變事件*/
        int (*getattr) (struct vfsmount *, struct dentry *, struct kstat *);
        /*在通知索引節點需要從磁盤中更新時，VFS會調用該函數*/
        int (*setxattr) (struct dentry *, const char *,
                         const void *, size_t, int);
        /*該函數由VFS調用，向dentry指定的文件設置擴展屬性，屬性名為name，值為value*/
        ssize_t (*getxattr) (struct dentry *, const char *, void *, size_t);
        /*該函數被VFS調用，向value中拷貝給定文件的擴展屬性name對應的數值*/
        ssize_t (*listxattr) (struct dentry *, char *, size_t);
        /*該函數將特定文件所有屬性別表拷貝到一個緩沖列表中*/
        int (*removexattr) (struct dentry *, const char *);
        /*該函數從給定文件中刪除指定的屬性*/
};

4.Linux struct file結構
struct file結構體定義在/linux/include/linux/fs.h(Linux 2.6.11內核)中，其原型是：

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;
};

文 件結構體代表一個打開的文件，系統中的每個打開的文件在內核空間都有一個關聯的struct file。它由內核在打開文件時創建，并傳遞給在文件上進行操作的任何函數。在文件的所有實例都關閉后，內核釋放這個數據結構。在內核創建和驅動源碼 中，struct file的指針通常被命名為file或filp。

到此，關于“linux有沒有內核文件操作函數”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！