proc源码解析（三）--proc初始化（转自若木）

proc源码解析（三）--proc初始化 收藏 在使用proc之前，我们必须首先初始化并挂载proc，并在内核内存中创建数据结构来描述文件系统。但是，不同的体系结构拥有不同的proc内容，所以，在初始化阶段并不完全创建子目录的内容，有些文件要等到系统运行时动态创建。Proc文件系统初始化的流程图如下： proc_root_init的定义定义如下： void __init proc_root_init(void) { int err = proc_init_inodecache(); err = register_filesystem(&proc_fs_type); 。。。 proc_mnt = kern_mount_data(&proc_fs_type, &init_pid_ns); proc_misc_init(); proc_net_init(); 。。。 proc_root_fs = proc_mkdir("fs", NULL); proc_root_driver = proc_mkdir("driver", NULL); proc_mkdir("fs/nfsd", NULL); 。。。 proc_bus = proc_mkdir("bus", NULL); proc_sys_init(); ｝ int __init proc_init_inodecache(void):为proc_inode创建slab cache，这是proc文件系统的主要部分，通常需要快速创建或销毁。 int register_filesystem(struct file_system_type * fs):注册文件系统类型proc，这个过程是文件系统初始化的关键步骤，下边会专门解释这个步骤。 struct vfsmount *kern_mount_data(struct file_system_type *type, void *data) { return vfs_kern_mount(type, MS_KERNMOUNT, type->name, data); } vfs_kern_mount:创建与proc_fs_type相关的vfsmount结构,该函数在VFS中已有讲述。 proc_misc_init:创建/proc目录下的文件和子目录，每个文件的创建都由相应的函数来完成，例如：meminfo的创建由 create_proc_read_entry 创建，而meminfo_read_proc则用于初始化meminfo的read_proc函数。其实际的调用过程是： void __init proc_misc_init(void) { static struct { char *name; int (*read_proc)(char*,char**,off_t,int,int*,void*); } *p, simple_ones[] = { {"loadavg", loadavg_read_proc}, {"uptime", uptime_read_proc}, {"meminfo", meminfo_read_proc}, {"version", version_read_proc}, 。。。 {"filesystems", filesystems_read_proc}, {"cmdline", cmdline_read_proc}, {"execdomains", execdomains_read_proc}, {NULL,} }; for (p = simple_ones; p->name; p++) create_proc_read_entry(p->name, 0, NULL, p->read_proc, NULL); proc_symlink("mounts", NULL, "self/mounts"); create_seq_entry("locks", 0, &proc_locks_operations); create_seq_entry("devices", 0, &proc_devinfo_operations); create_seq_entry("cpuinfo", 0, &proc_cpuinfo_operations); 。。。 } 另外一些文件是用create_seq_entry来调用创建函数。 create_seq_entry("locks", 0, &proc_locks_operations); 这两个函数 create_proc_read_entry与create_seq_entry的不同之处是前者创建的是只读文件，后者创建的是可读可写文件。 proc_net_init：创建大量与网络相关的文件，创建方法与前者相似，所以此处不在赘述。 以上步骤完成之后，初始化需要创建的文件都已完成，下边要调用proc_mkdir来创建子目录。 实际上，函数最后还调用proc_sys_init();来完成sys子目录的创建。 register_filesystem的实现 在proc_root_init函数中，调用该函数的格式是： static struct file_system_type proc_fs_type = { .name = "proc", .get_sb = proc_get_sb, .kill_sb = proc_kill_sb, }; void __init proc_root_init(void) { 。。。 err = register_filesystem(&proc_fs_type); if (err) return; 。。。 } 也是就调用register_filesystem函数把描述proc文件类型的结构 proc_fs_type注册到系统中，其中register_filesystem函数函数实现很简单，这里主要关注 proc_get_sb函数。该函数的主要功能是获取proc的super_block。其调用流程图如下： proc_get_sb中主要的执行函数是proc_fill_super;该函数的主要执行过程如下，为了方便理解，我删去了"多余部分"，只留下程序骨干。 int proc_fill_super(struct super_block *s) { struct inode * root_inode; /* 初始化super block的元素*/ s->s_flags |= MS_NODIRATIME | MS_NOSUID | MS_NOEXEC; s->s_blocksize = 1024; s->s_blocksize_bits = 10; s->s_magic = PROC_SUPER_MAGIC; s->s_op = &proc_sops; s->s_time_gran = 1; //初始化时间精度1ns /* 获得root_inode*/ de_get(&proc_root); root_inode = proc_get_inode(s, PROC_ROOT_INO, &proc_root); 。。。 /* 二者初始化为0说明proc只能是root用户的*/ root_inode->i_uid = 0; root_inode->i_gid = 0; s->s_root = d_alloc_root(root_inode); 。。。 } 第一个阶段: 初始化super block的元素，唯一值得注意的是s->s_op = &proc_sops; 这是初始化super block的struct super_operations *s_op;其中函数集是： static const struct super_operations proc_sops = { .alloc_inode = proc_alloc_inode, .destroy_inode = proc_destroy_inode, .read_inode = proc_read_inode, .drop_inode = generic_delete_inode, .delete_inode = proc_delete_inode, .statfs = simple_statfs, .remount_fs = proc_remount, }; 第二个阶段 : proc_get_inode函数用来获得proc的inode，其主要的实现过程如下，为了便于理解我删去了部分代码： struct inode *proc_get_inode(struct super_block *sb, unsigned int ino, struct proc_dir_entry *de) { struct inode * inode; inode = iget(sb, ino); if (de) { /* 使用proc_root的mode初始化，此处的mode和虚拟文件系统的一样 */ if (de->mode) { inode->i_mode = de->mode; inode->i_uid = de->uid; inode->i_gid = de->gid; } /* 使用proc_root的各个域初始化inode */ if (de->size) inode->i_size = de->size; if (de->nlink) inode->i_nlink = de->nlink; if (de->proc_iops) inode->i_op = de->proc_iops;//proc_root的inode操作函数 if (de->proc_fops) { if (S_ISREG(inode->i_mode)) { inode->i_fop = &proc_reg_file_ops; } else inode->i_fop = de->proc_fops; //proc_root的file操作函数 } } } 红色部分说明如果是普通文件使用 proc_reg_file_ops 初始化，其定义为： static const struct file_operations proc_reg_file_ops = { .llseek = proc_reg_llseek, .read = proc_reg_read, .write = proc_reg_write, .poll = proc_reg_poll, .unlocked_ioctl = proc_reg_unlocked_ioctl, .mmap = proc_reg_mmap, .open = proc_reg_open, .release = proc_reg_release, }; proc_fill_super在调用该函数时(proc_get_inode(s, PROC_ROOT_INO, &proc_root))传入的参数为proc_root,这是一个全局变量，是proc的根目录的dentry，其定义为： static const struct file_operations proc_root_operations = { .read = generic_read_dir, .readdir = proc_root_readdir, }; static const struct inode_operations proc_root_inode_operations = { .lookup = proc_root_lookup, .getattr = proc_root_getattr, }; struct proc_dir_entry proc_root = { .low_ino = PROC_ROOT_INO, .namelen = 5, .name = "/proc", .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, }; 在 proc_get_inode函数的初始化过程中，大部分的域都是用proc_root中相应的域来初始化，这也正好将proc的dentry和VFS层的dentry和inode对接起来。各个域的操作函数集合此处就不在深入，有需要的朋友可以查阅源码。 第三个阶段: 调用 d_alloc_root创建proc根结点的dentry，该函数比较短，此处引用它的定义： /** * d_alloc_root - allocate root dentry * @root_inode: inode to allocate the root for * Allocate a root ("/") dentry for the inode given. The inode is * instantiated and returned. %NULL is returned if there is insufficient * memory or the inode passed is %NULL. */ struct dentry * d_alloc_root(struct inode * root_inode) { struct dentry *res = NULL; if (root_inode) { static const struct qstr name = { .name = "/", .len = 1 }; res = d_alloc(NULL, &name);//allocate a dcache entry if (res) { res->d_sb = root_inode->i_sb; res->d_parent = res; d_instantiate(res, root_inode);//初始化dentry res } } return res; } 到此为止proc的初始化过程已经完成，此时，/proc目录下除了要动态创建的文件和子目录外，初始化过程中应该创建的文件和子目录都已创建完毕，接下来就需要挂载proc文件系统到目录树上，这是下一节要讲的内容。