Linux内核研究：我的虚拟文件系统

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hello.c
　　代码:
　　
　　#include "hello.h"
　　
　　struct inode * hello_get_inode(struct super_block *, int, struct hello_dir_entry *);
　　
　　int hello_readdir(struct file * filp, void * dirent, filldir_t filldir)

　　{
　　printk("hello_readdir\n");
　　　 struct hello_dir_entry * de;
　　　 unsigned int ino;
　　　 int i;
　　　 struct inode *inode = filp->f_dentry->d_inode;
　　
　　　 ino = inode->i_ino;
　　　 de = (struct hello_dir_entry *) inode->u.generic_ip;
　　　 if (!de)
　　　　　return -EINVAL;
　　　 i = filp->f_pos;
　　　 switch (i) {
　　　　　case 0:
　　　　　　 if (filldir(dirent, ".", 1, i, ino, DT_DIR) < 0)
　　　　　　　　return 0;
　　　　　　 i++;
　　　　　　 filp->f_pos++;
　　　　　　 /* fall through */
　　　　　case 1:
　　　　　　 if (filldir(dirent, "..", 2, i,
　　　　　　　　　　filp->f_dentry->d_parent->d_inode->i_ino,
　　　　　　　　　　DT_DIR) < 0)
　　　　　　　　return 0;
　　　　　　 i++;
　　　　　　 filp->f_pos++;
　　　　　　 /* fall through */
　　　　　default:
　　　　　　 de = de->subdir;
　　　　　　 i -= 2;
　　　　　　 for (;;) {
　　　　　　　　if (!de)
　　　　　　　　　 return 1;
　　　　　　　　if (!i)
　　　　　　　　　 break;
　　　　　　　　de = de->next;
　　　　　　　　i--;
　　　　　　 }
　　
　　　　　　 do {
　　　　　　　　if (filldir(dirent, de->name, de->namelen, filp->f_pos,
　　　　　　　　　　　 de->low_ino, de->mode >> 12) < 0)
　　　　　　　　　 return 0;
　　　　　　　　filp->f_pos++;
　　　　　　　　de = de->next;
　　　　　　 } while (de);
　　　 }
　　　 return 1;
　　}
　　
　　int hello_d_revalidate(struct dentry *res, int i){printk("d_revalidate\n");return 0;}
　　int hello_d_hash(struct dentry *res, struct qstr *name){printk("d_hash\n");return 0;}
　　int hello_d_compare(struct dentry *res, struct qstr *name, struct qstr *old)
　　{printk("d_compare\n");return 0;}
　　int hello_d_delete(struct dentry *res){printk("d_delete\n");return 0;}
　　void hello_d_release(struct dentry *res){printk("d_release\n");}
　　void hello_d_iput(struct dentry *res, struct inode *inode){printk("d_iput\n");}
　　
　　struct dentry_operations hello_lookup_dops = {
　　　 /*d_revalidate:　 hello_d_revalidate,
　　　 d_hash:　　　hello_d_hash,
　　　 d_compare:　 hello_d_compare,*/
　　　 d_delete:　 hello_d_delete,
　　　 d_release:　 hello_d_release,
　　　 /*d_iput:　　　hello_d_iput*/
　　};
　　
　　struct dentry *hello_lookup(struct inode * dir, struct dentry *dentry)
　　{
　　　 struct inode *inode;
　　　 struct hello_dir_entry * de;
　　　 int error;
　　
　　　 error = -ENOENT;
　　　 inode = NULL;
　　　 de = (struct hello_dir_entry *) dir->u.generic_ip;
　　　 if (de) {
　　　　　for (de = de->subdir; de ; de = de->next) {
　　　　　　 if (!de || !de->low_ino)
　　　　　　　　continue;
　　　　　　 if (de->namelen != dentry->d_name.len)
　　　　　　　　continue;
　　　　　　 if (!memcmp(dentry->d_name.name, de->name, de->namelen)) {
　　　　　　　　int ino = de->low_ino;
　　　　　　　　error = -EINVAL;
　　　　　　　　inode = hello_get_inode(dir->i_sb, ino, de);
　　　　　　　　break;
　　　　　　 }
　　　　　}
　　　 }
　　
　　　 if (inode) {
　　　　　dentry->d_op = &hello_lookup_dops;
　　　　　d_add(dentry, inode);
　　　　　return NULL;
　　　 }
　　　 return ERR_PTR(error);
　　}
　　/************************************************************************************************************/
　　static struct inode_operations hello_root_inode_operations = {
　　　 lookup:　　　hello_lookup,
　　};
　　
　　static struct file_operations hello_file_operations = {
　　　 readdir:　 hello_readdir,
　　};　　
　　
　　struct hello_dir_entry hello_root = {
　　　 low_ino:　 HELLO_ROOT_INO,
　　　 namelen:　 5,
　　　 name:　　　"/hello",
　　　 mode:　　　S_IFDIR | S_IRUGO | S_IXUGO,
　　　 nlink:　　　2,
　　　 hello_iops:　 &hello_root_inode_operations,
　　　 hello_fops:　 &hello_file_operations,
　　　 parent:　 &hello_root,
　　};
　　
　　struct inode * hello_get_inode(struct super_block * sb, int ino,
　　　 struct hello_dir_entry * de)
　　{
　　printk("hello_get_inode\n");
　　　 struct inode * inode;
　　
　　　 de_get(de);
　　　 inode = iget(sb, ino);
　　　 if (!inode)
　　　　　goto out_fail;
　　　 inode->u.generic_ip = (void *) de;
　　　 if (de) {
　　　　　if (de->mode) {
　　　　　　 inode->i_mode = de->mode;
　　　　　　 inode->i_uid = de->uid;
　　　　　　 inode->i_gid = de->gid;
　　　　　}
　　　　　if (de->size)
　　　　　　 inode->i_size = de->size;
　　　　　if (de->nlink)
　　　　　　 inode->i_nlink = de->nlink;
　　　　　if (de->owner)
　　　　　　 __MOD_INC_USE_COUNT(de->owner);
　　　　　if (de->hello_iops)
　　　　　　 inode->i_op = de->hello_iops;
　　　　　if (de->hello_fops)
　　　　　　 inode->i_fop = de->hello_fops;
　　　 }
　　
　　out:
　　　 return inode;
　　
　　out_fail:
　　　 de_put(de);
　　　 goto out;
　　}　　　　　
　　
　　/***********************************************************************************************************/
　　
　　void d_instantiate(struct dentry *entry, struct inode * inode)
　　{
　　printk("d_instantiate\n");
　　　 if (!list_empty(&entry->d_alias)) BUG();
　　　 spin_lock(&dcache_lock);
　　　 if (inode)
　　　　　list_add(&entry->d_alias, &inode->i_dentry);
　　　 entry->d_inode = inode;
　　　 spin_unlock(&dcache_lock);
　　}
　　
　　struct dentry * d_alloc_root(struct inode * root_inode)
　　{
　　　 struct dentry *res = NULL;
　　printk("d_alloc_root\n");
　　　 if (root_inode) {
　　　　　res = d_alloc(NULL, &(const struct qstr) { "/", 1, 0 });
　　　　　if (res) {
　　　　　　 res->d_sb = root_inode->i_sb;
　　　　　　 res->d_parent = res;
　　　　　　 d_instantiate(res, root_inode);
　　　　　}
　　　 }
　　　 return res;
　　}
　　
　　void force_delete(struct inode *inode)
　　{
　　printk("force_delete\n");
　　　 struct hello_dir_entry *de = inode->u.generic_ip;
　　　　
　　　 if (atomic_read(&inode->i_count) == 1)
　　　　　inode->i_nlink = 0;
　　　 if (atomic_dec_and_test(&de->count))
　　　　　printk("hello_root.count: %d\n", atomic_read(&de->count));
　　}
　　
　　static void hello_delete_inode(struct inode *inode)
　　{
　　printk("hello_delete_inode\n");
　　　 struct hello_dir_entry *de = inode->u.generic_ip;
　　　 inode->i_state = I_CLEAR;
　　　 /*if (de) {
　　　　　if (de->owner)
　　　　　　 __MOD_DEC_USE_COUNT(de->owner);
　　　　　de_put(de);
　　　 }*/
　　}
　　
　　static void hello_read_inode(struct inode * inode)
　　{
　　printk("hello_read_inode\n");
　　　 inode->i_mtime = inode->i_atime = inode->i_ctime = CURRENT_TIME;
　　}
　　
　　static int hello_statfs(struct super_block *sb, struct statfs *buf)
　　{
　　printk("hello_statfs\n");
　　　 return 0;
　　}
　　
　　void hello_write_super(struct super_block *s)
　　{
　　　 printk("write_super\n");
　　}
　　
　　static struct super_operations hello_sops = {
　　　 read_inode:　 hello_read_inode,
　　　 put_inode:　 force_delete,
　　　 delete_inode:　 hello_delete_inode,
　　　 write_super:　 hello_write_super,
　　　 /*statfs:　　　hello_statfs,*/
　　};
　　
　　struct dentry_operations hello_dops = {
　　　 /*d_revalidate:　 hello_d_revalidate,
　　　 d_hash:　　　hello_d_hash,
　　　 d_compare:　 hello_d_compare,*/
　　　 /*d_delete:　 hello_d_delete,*/
　　　 d_release:　 hello_d_release,
　　　 /*d_iput:　　　hello_d_iput*/
　　};
　　struct super_block *hello_read_super(struct super_block *s, void *data,
　　　　　　　　　　int silent)
　　{
　　printk("hello_read_super\n");　　
　　　 struct inode * root_inode;
　　
　　　 s->s_blocksize = 1024;
　　　 s->s_blocksize_bits = 10;
　　　 s->s_magic = 0;
　　　 s->s_op = &hello_sops;
　　　 root_inode = hello_get_inode(s, HELLO_ROOT_INO, &hello_root);
　　　 if (!root_inode)
　　　　　goto out_no_root;
　　
　　　 s->s_root = d_alloc_root(root_inode);
　　　 if (!s->s_root)
　　　　　goto out_no_root;
　　　 s->s_root->d_op = &hello_dops;
　　　 return s;
　　
　　out_no_root:
　　　 printk("hello_read_super: get root inode failed\n");
　　　 iput(root_inode);
　　　 return NULL;
　　}
　　
　　
　　hello.h
　　代码:
　　
　　#include
　　#include
　　
　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　
　　#include
　　#include
　　
　　#include
　　#include
　　
　　
　　#define HELLO_ROOT_INO 1
　　　　
　　typedef　 int (read_hello_t)(char *page, char **start, off_t off,
　　　　　　　 int count, int *eof, void *data);
　　typedef　 int (write_hello_t)(struct file *file, const char *buffer,
　　　　　　　　unsigned long count, void *data);
　　typedef int (get_info_t)(char *, char **, off_t, int);
　　
　　struct hello_dir_entry {
　　　 unsigned short low_ino;
　　　 unsigned short namelen;
　　　 const char *name;
　　　 mode_t mode;
　　　 nlink_t nlink;
　　　 uid_t uid;
　　　 gid_t gid;
　　　 unsigned long size;
　　　 struct inode_operations * hello_iops;
　　　 struct file_operations * hello_fops;
　　　 get_info_t *get_info;
　　　 struct module *owner;
　　　 struct hello_dir_entry *next, *parent, *subdir;
　　　 void *data;
　　　 read_hello_t *read_hello;
　　　 write_hello_t *write_hello;
　　　 atomic_t count;　　　/* use count */
　　　 int deleted;　　　/* delete flag */
　　　 kdev_t　 rdev;
　　};
　　
　　extern struct hello_dir_entry hello_root;
　　extern struct dentry *hello_lookup(struct inode *, struct dentry *);
　　extern int hello_misc_init(void);
　　extern struct super_block *hello_read_super(struct super_block *, void *, int);
　　extern void de_put(struct hello_dir_entry *);
　　extern struct hello_dir_entry * de_get(struct hello_dir_entry *);
　　extern int hello_readdir(struct file *, void *, filldir_t);
　　
　　hello_entry.c
　　代码:
　　
　　#include "hello.h"
　　
　　static struct inode_operations hello_dir_inode_operations = {
　　　 lookup:　　　hello_lookup,
　　};
　　
　　struct hello_dir_entry * de_get(struct hello_dir_entry *de)
　　{
　　printk("de_get\n");
　　　 if (de)
　　　　　atomic_inc(&de->count);
　　　 return de;
　　}
　　
　　void inline free_hello_entry(struct hello_dir_entry *de)
　　{
　　printk("free_hello_entry\n");
　　　 kfree(de);
　　}
　　
　　void de_put(struct hello_dir_entry *de)
　　{
　　printk("de_put\n");
　　　 if (de) {　　　
　　　　　if (!atomic_read(&de->count)) {
　　　　　　 printk("de_put: entry %s already free!\n", de->name);
　　　　　　 return;
　　　　　}
　　
　　　　　if (atomic_dec_and_test(&de->count))
　　　　　　 free_hello_entry(de);
　　　 }
　　}
　　
　　static ssize_t
　　hello_file_read(struct file * file, char * buf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
　　{
　　　 struct inode * inode = file->f_dentry->d_inode;
　　　 char　　*page;
　　　 ssize_t　 n;
　　　 char　 *start;
　　　 struct hello_dir_entry * dp;
　　
　　　 dp = (struct hello_dir_entry *) inode->u.generic_ip;
　　　 if (!(page = (char*) __get_free_page(GFP_KERNEL)))
　　　　　return -ENOMEM;
　　
　　　 n = dp->read_hello(page, &start, *ppos,0,　NULL, NULL);
　　　 copy_to_user(buf, page, n);
　　
　　　 free_page((unsigned long) page);
　　　 return n;
　　}
　　
　　static ssize_t
　　hello_file_write(struct file * file, const char * buffer,
　　　　　size_t count, loff_t *ppos)
　　{
　　　 struct inode *inode = file->f_dentry->d_inode;
　　　 struct hello_dir_entry * dp;
　　　　
　　　 dp = (struct hello_dir_entry *) inode->u.generic_ip;
　　
　　　 if (!dp->write_hello)
　　　　　return -EIO;
　　
　　　 /* FIXME: does this routine need ppos?　probably... */
　　　 return dp->write_hello(file, buffer, count, dp->data);
　　}
　　
　　static loff_t
　　hello_file_lseek(struct file * file, loff_t offset, int origin)
　　{
　　　 long long retval;
　　
　　　 switch (origin) {
　　　　　case 2:
　　　　　　 offset += file->f_dentry->d_inode->i_size;
　　　　　　 break;
　　　　　case 1:
　　　　　　 offset += file->f_pos;
　　　 }
　　　 retval = -EINVAL;
　　　 if (offset>=0 && offset<=file->f_dentry->d_inode->i_sb->s_maxbytes) {
　　　　　if (offset != file->f_pos) {
　　　　　　 file->f_pos = offset;
　　　　　　 file->f_reada = 0;
　　　　　}
　　　　　retval = offset;
　　　 }
　　　 return retval;
　　}
　　
　　static struct file_operations hello_file_operations = {
　　　 llseek:　　　hello_file_lseek,
　　　 read:　　　hello_file_read,
　　　 write:　　　hello_file_write,
　　};
　　
　　static int hello_register(struct hello_dir_entry * dir, struct hello_dir_entry * dp)
　　{
　　printk("hello_register\n");
　　　 dp->low_ino = 2;
　　　 dp->next = dir->subdir;
　　　 dp->parent = dir;
　　　 dir->subdir = dp;
　　　 if (S_ISDIR(dp->mode)) {
　　　　　if (dp->hello_iops == NULL) {
　　　　　　 dp->hello_fops = NULL;
　　　　　　 dp->hello_iops = &hello_dir_inode_operations;
　　　　　}
　　　　　dir->nlink++;
　　　 } else if (S_ISREG(dp->mode)) {
　　　　　if (dp->hello_fops == NULL)
　　　　　　 dp->hello_fops = &hello_file_operations;
　　　 }
　　
　　　 return 0;
　　}
　　
　　static struct hello_dir_entry *hello_create(struct hello_dir_entry **parent,
　　　　　　　　　　 const char *name,
　　　　　　　　　　 mode_t mode,
　　　　　　　　　　 nlink_t nlink)
　　{
　　printk("hello_create\n");
　　　 struct hello_dir_entry *ent = NULL;
　　　 const char *fn = name;
　　　 int len;
　　
　　　 len = strlen(name);
　　　 *parent = &hello_root;
　　
　　　 ent = kmalloc(sizeof(struct hello_dir_entry) + len + 1, GFP_KERNEL);
　　　 if (!ent) goto out;
　　
　　　 memset(ent, 0, sizeof(struct hello_dir_entry));
　　　 memcpy(((char *) ent) + sizeof(struct hello_dir_entry), fn, len + 1);
　　　 ent->name = ((char *) ent) + sizeof(*ent);
　　　 ent->namelen = len;
　　　 ent->mode = mode;
　　　 ent->nlink = nlink;
　　out:
　　　 return ent;
　　}
　　
　　struct hello_dir_entry *create_hello_entry(const char *name, mode_t mode,
　　　　　　　　　　struct hello_dir_entry *parent)
　　{
　　printk("create_hello_entry\n");
　　　 struct hello_dir_entry *ent;
　　　 nlink_t nlink;
　　
　　　 if (S_ISDIR(mode)) {
　　　　　if ((mode & S_IALLUGO) == 0)
　　　　　　 mode |= S_IRUGO | S_IXUGO;
　　　　　nlink = 2;
　　　 } else {
　　　　　if ((mode & S_IFMT) == 0)
　　　　　　 mode |= S_IFREG;
　　　　　if ((mode & S_IALLUGO) == 0)
　　　　　　 mode |= S_IRUGO;
　　　　　nlink = 1;
　　　 }
　　
　　　 ent = hello_create(&parent,name,mode,nlink);
　　　 if (ent) {
　　　　　if (hello_register(parent, ent) < 0) {
　　　　　　 kfree(ent);
　　　　　　 ent = NULL;
　　　　　}
　　　 }
　　　 return ent;
　　}
　　
　　static inline struct hello_dir_entry *hello_read_entry(const char *name,
　　　 mode_t mode, struct hello_dir_entry *base,
　　　 read_hello_t *read_hello, void * data)
　　{
　　printk("hello_dir_entry\n");
　　　 struct hello_dir_entry *res=create_hello_entry(name,mode,base);
　　　 if (res) {
　　　　　res->read_hello=read_hello;
　　　　　res->write_hello = NULL;
　　　　　res->data=data;
　　　 }
　　　 return res;
　　}
　　
　　/************************************************************************************************************/
　　int read_hello(char *page, char **start, off_t off, int count, int *eof, void *data)
　　{
　　　 strcpy(page, "hello world!");
　　　 return 13;
　　}
　　
　　int hello_misc_init(void)
　　{
　　printk("hello_misc_init\n");
　　　 struct hello_dir_entry *err;
　　　 err = hello_read_entry("zhang", 0, NULL, read_hello, NULL);
　　　 return !err;
　　}　　　
　　
　　mount.c
　　代码:
　　
　　#include "hello.h"
　　
　　extern int graft_tree(struct vfsmount *, struct nameidata *);
　　
　　static DECLARE_FSTYPE(hello_fs_type, "hello", hello_read_super, FS_SINGLE);
　　struct vfsmount *mnt;
　　
　　int hello_root_init(void)
　　{
　　　 struct nameidata nd;
　　　 int err;
　　　 err = register_filesystem(&hello_fs_type);
　　printk("register_filesystem\n");
　　　 if (err)
　　　　　return err;
　　　 mnt = kern_mount(&hello_fs_type);
　　printk("kern_mount\n");
　　　 err = PTR_ERR(mnt);
　　　 if (IS_ERR(mnt))
　　　　　goto out;
　　　 hello_misc_init();
　　
　　MOD_DEC_USE_COUNT;
　　/*　 int (*path_lookup)(const char *, unsigned, struct nameidata *) = (void*)0xc0152ac0;
　　　 int (*path_init)(const char *, unsigned int, struct nameidata *) = (void*)0xc0152b00;
　　　 int (*path_walk)(const char *, struct nameidata *) = (void*)0xc0152940;
　　　 char * name;
　　　 int (*graft_tree)(struct vfsmount *mnt, struct nameidata *nd) = (void*)0xc015fc30;
　　　　
　　　 name = kmalloc(10, GFP_KERNEL);
　　　 strcpy(name, "/hello");
　　　 err = path_lookup(name, LOOKUP_FOLLOW|LOOKUP_POSITIVE, &nd);
　　　 kfree(name);
　　　　
　　　 if (path_init("/hello", LOOKUP_FOLLOW|LOOKUP_POSITIVE, &nd))
　　　　　err = path_walk("/hello", &nd);
　　　 if (err)
　　　　　goto out;
　　　 err = graft_tree(mnt, &nd);
　　*/
　　　 char *name, *type;
　　　 name = kmalloc(10, GFP_KERNEL);
　　　 type = kmalloc(10, GFP_KERNEL);
　　　 strcpy(name, "/hello");
　　　 strcpy(type, "hello");
　　　 long (*do_mount)(char *, char *, char *, unsigned long, void *) = (void*)0xc01603f0;/*0xc0166ad0;*/
　　　 do_mount(NULL, name, type, 0, NULL);
　　　 kfree(name);
　　　 kfree(type);
　　　 /*if (err)
　　　　　goto out;
　　　 */
　　
　　　 return 0;
　　out:
　　　 mntput(mnt);
　　　 unregister_filesystem(&hello_fs_type);
　　　 return err;
　　}
　　
　　
　　int init_module(void)
　　{
　　printk("init_module\n");
　　　 hello_root_init();
　　　 return 0;
　　}
　　
　　void cleanup_module()
　　{
　　printk("cleanup_module\n");
　　　 mntput(mnt);
　　　 unregister_filesystem(&hello_fs_type);
　　}
　　
　　Makefile
　　代码:
　　
　　CC = gcc
　　CFLAGS = -O -Wall -D__KERNEL__ -DMODULE
　　#INCLUDEDIR =　/usr/local/linux-2.4.22/include
　　
　　INCLUDEDIR =　/usr/src/linux-2.4.20-8/include
　　CFLAGS += -I$(INCLUDEDIR)
　　
　　myfs.o:　　　mount.o hello_entry.o hello.o
　　　 $(LD) -m elf_i386 -r -o myfs.o mount.o hello_entry.o hello.o
　　
　　mount.o:　 mount.c hello.h /usr/include/linux/version.h
　　　 $(CC) $(CFLAGS) -c mount.c
　　　　
　　hello_entry.o:　 hello_entry.c hello.h /usr/include/linux/version.h
　　　 $(CC) $(CFLAGS) -c hello_entry.c
　　　　
　　hello.o:　 hello.c hello.h /usr/include/linux/version.h
　　　 $(CC) $(CFLAGS) -c hello.c
　　
　　测试程序read.c
　　代码:
　　
　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　
　　int main()
　　{
　　　 int fp;
　　　 char buf[11];
　　　 buf[10] = 0;
　　　 int i;
　　　　
　　　 if ((fp = open("/hello/zhang", O_RDWR)) == 0) {
　　　　　printf("Could not opened!\n");
　　　　　return -1;
　　　 }
　　　 else
　　　　　printf("File open ok!\n");
　　　 read(fp, buf, 13);
　　　 printf("%s\n", buf);
　　　 close(fp);
　　}