Linux內(nèi)核調(diào)試技術(shù)之自構(gòu)proc

作者：佚名 2017-01-12 19:15:03

在內(nèi)核中使用printk可以講調(diào)試信息保存在log_buf緩沖區(qū)中，可以使用命令 #cat /proc/kmsg 將緩沖區(qū)的數(shù)區(qū)的數(shù)數(shù)據(jù)打印出來,今天我們就來研究一下，自己寫kmsg這個文件，我們?nèi)∶凶?mymsg。

1、簡介

2、查看內(nèi)核中 /proc/kmsg怎么寫的!

在Proc_misc.c (fs\proc) 文件中：

void __init proc_misc_init(void){ 
    ......................... 
        struct proc_dir_entry *entry; 
        //這里創(chuàng)建了一個proc入口kmsg 
        entry = create_proc_entry("kmsg", S_IRUSR, &proc_root); 
        if (entry)　　　　　　　/*構(gòu)造一個proc_fops結(jié)構(gòu)*/ 
 　　　　　　entry->proc_fops = &proc_kmsg_operations;　　......................... }

在Kmsg.c (fs\proc) 文件中：

const struct file_operations proc_kmsg_operations = { 
    .read        = kmsg_read, 
    .poll        = kmsg_poll, 
    .open        = kmsg_open, 
    .release    = kmsg_release,};

在用戶空間中使用 cat /proc/kmsg的時候，會調(diào)用kmsg_open，在調(diào)用kmsg_read函數(shù)，讀取log_buf中的數(shù)據(jù)，拷貝到用戶空間顯示。

3、在寫之前，我們需要來學(xué)習(xí)一下循環(huán)隊列

環(huán)形隊列是在實際編程極為有用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它有如下特點：

它是一個首尾相連的FIFO的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，采用數(shù)組的線性空間，數(shù)據(jù)組織簡單，能很快知道隊列是否滿為空。能以很快速度的來存取數(shù)據(jù)。
因為有簡單高效的原因，甚至在硬件都實現(xiàn)了環(huán)形隊列。
環(huán)形隊列廣泛用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)，和不同程序間數(shù)據(jù)交換(比如內(nèi)核與應(yīng)用程序大量交換數(shù)據(jù)，從硬件接收大量數(shù)據(jù))均使用了環(huán)形隊列。

3.1.環(huán)形隊列實現(xiàn)原理

內(nèi)存上沒有環(huán)形的結(jié)構(gòu)，因此環(huán)形隊列實上是數(shù)組的線性空間來實現(xiàn)。那當(dāng)數(shù)據(jù)到了尾部如何處理呢?它將轉(zhuǎn)回到0位置來處理。這個的轉(zhuǎn)回是通過取模操作來執(zhí)行的。

因此環(huán)列隊列的是邏輯上將數(shù)組元素q[0]與q[MAXN-1]連接，形成一個存放隊列的環(huán)形空間。

為了方便讀寫，還要用數(shù)組下標(biāo)來指明隊列的讀寫位置。head/tail.其中head指向可以讀的位置，tail指向可以寫的位置。

[[181482]]

環(huán)形隊列的關(guān)鍵是判斷隊列為空，還是為滿。當(dāng)tail追上head時，隊列為滿時，當(dāng)head追上tail時，隊列為空。但如何知道誰追上誰。還需要一些輔助的手段來判斷.

如何判斷環(huán)形隊列為空，為滿有兩種判斷方法。

(1)是附加一個標(biāo)志位tag

當(dāng)head趕上tail，隊列空，則令tag=0,

當(dāng)tail趕上head，隊列滿，則令tag=1,

(2)限制tail趕上head，即隊尾結(jié)點與隊首結(jié)點之間至少留有一個元素的空間。

隊列空： head==tail

隊列滿： (tail+1)% MAXN ==head

4、程序編寫

#include <linux/module.h> 
#include<linux/kernel.h> 
#include<linux/fs.h> 
#include<linux/init.h> 
#include<linux/delay.h> 
#include<asm/uaccess.h> 
#include<asm/irq.h> 
#include<asm/io.h> 
#include<asm/arch/regs-gpio.h> 
#include<asm/hardware.h> 
#include<linux/proc_fs.h> 
 
#define MYLOG_BUF_LEN 1024 
static char mylog_buf[MYLOG_BUF_LEN]; 
static char tmp_buf[MYLOG_BUF_LEN]; 
static int mylog_r = 0; 
static int mylog_w = 0; 
static int mylog_r_tmp = 0; 
 
/*休眠隊列初始化*/ 
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(mymsg_waitq); 
 
/* 
*判斷環(huán)形隊列是否為空 
*返回0:表示不空  返回1:表示空 
*/ 
static int is_mylog_empty(void) 
{ 
   return (mylog_r == mylog_w); 
} 
 
/* 
*判斷環(huán)形隊列是否滿 
*返回0:表示不滿  返回1:表示滿 
*/ 
static int is_mylog_full(void) 
{ 
   return((mylog_w + 1)% MYLOG_BUF_LEN == mylog_r); 
} 
 
/* 
*在讀取的時候，判斷環(huán)形隊列中數(shù)據(jù)是否為空 
*返回0:表示不空  返回1:表示空 
*/ 
static int is_mylog_empty_for_read(void) 
{ 
   return (mylog_r_tmp == mylog_w); 
} 
 
/* 
*往循環(huán)隊列中存字符 
*輸入:c字符 單位:1byte 
*輸出:無 
*/ 
static void mylog_putc(char c) 
{ 
 
   if(is_mylog_full()) 
    { 
       /*如果檢測到隊列已經(jīng)滿了，則丟棄該數(shù)據(jù)*/ 
        mylog_r= (mylog_r + 1) % MYLOG_BUF_LEN; 
         
       /*mylog_r_tmp不能大于mylog_r*/ 
        if((mylog_r_tmp + 1)% MYLOG_BUF_LEN == mylog_r) 
            mylog_r_tmp= mylog_r; 
         
    } 
    mylog_buf[mylog_w]= c; 
   /*當(dāng)mylog_w=1023的時候 (mylog_w+1) % MYLOG_BUF_LEN =0,回到隊列頭，實現(xiàn)循環(huán)*/ 
    mylog_w= (mylog_w + 1) % MYLOG_BUF_LEN; 
   /* 喚醒等待數(shù)據(jù)的進(jìn)程*/     
    wake_up_interruptible(&mymsg_waitq);   
} 
 
/* 
*從循環(huán)隊列中讀字符 
*輸入:*p 單位:1byte 
*輸出:1表示成功 
*/ 
static int mylog_getc(char *p) 
{ 
   /*判斷數(shù)據(jù)是否為空*/ 
    if (is_mylog_empty_for_read()) 
    { 
       return 0; 
    } 
   *p = mylog_buf[mylog_r_tmp ]; 
    mylog_r_tmp = (mylog_r_tmp  + 1) % MYLOG_BUF_LEN; 
   return 1; 
} 
 
/* 
*調(diào)用myprintk，和printf用法相同 
*/ 
int myprintk(const char *fmt, ...) 
{ 
    va_list args; 
   int i; 
   int j; 
 
    va_start(args, fmt); 
    i= vsnprintf(tmp_buf, INT_MAX, fmt, args); 
    va_end(args); 
     
   for (j = 0; j < i; j++) 
        mylog_putc(tmp_buf[j]); 
         
   return i; 
} 
 
 
static ssize_t mymsg_read(struct file *file, char __user *buf, 
            size_t count, loff_t*ppos) 
{ 
   int error=0; 
    size_t i=0; 
   char c; 
   /* 把mylog_buf的數(shù)據(jù)copy_to_user, return*/ 
 
    /*非阻塞 和 緩沖區(qū)為空的時候返回*/ 
    if ((file->f_flags & O_NONBLOCK) && is_mylog_empty()) 
       return -EAGAIN; 
     
   /*休眠隊列wait_event_interruptible(xxx,0)-->休眠*/ 
    error= wait_event_interruptible(mymsg_waitq, !is_mylog_empty_for_read()); 
     
   /* copy_to_user*/ 
    while (!error && (mylog_getc(&c)) && i < count) { 
        error= __put_user(c, buf); 
        buf++; 
        i++; 
    } 
   if (!error) 
        error= i; 
   /*返回實際讀到的個數(shù)*/ 
    return error; 
} 
 
static int mymsg_open(struct inode * inode, struct file * file) 
{ 
    mylog_r_tmp= mylog_r; 
   return 0; 
} 
 
 
const struct file_operations proc_mymsg_operations = { 
    .read= mymsg_read, 
    .open= mymsg_open, 
    }; 
static int mymsg_init(void) 
{ 
   struct proc_dir_entry *myentry; kmsg 
    myentry= create_proc_entry("mymsg", S_IRUSR, &proc_root); 
   if (myentry) 
        myentry->proc_fops = &proc_mymsg_operations; 
   return 0; 
} 
 
static void mymsg_exit(void) 
{ 
    remove_proc_entry("mymsg", &proc_root); 
} 
 
module_init(mymsg_init); 
module_exit(mymsg_exit); 
 
/*聲名到內(nèi)核空間*/ 
EXPORT_SYMBOL(myprintk); 
 
MODULE_LICENSE("GPL");

5、測試程序

注意:在上面程序中使用了 EXPORT_SYMBOL(myprintk);意思是把myprintk可以在整個內(nèi)核空間使用。

使用方法：

①extern int myprintk(const char *fmt, ...);聲明

② myprintk("first_drv_open : %d\n", ++cnt);使用

#include <linux/module.h> 
#include<linux/kernel.h> 
#include<linux/fs.h> 
#include<linux/init.h> 
#include<linux/delay.h> 
#include<asm/uaccess.h> 
#include<asm/irq.h> 
#include<asm/io.h> 
#include<asm/arch/regs-gpio.h> 
#include<asm/hardware.h> 
 
static struct class *firstdrv_class; 
static struct class_device    *firstdrv_class_dev; 
 
volatile unsigned long *gpfcon = NULL; 
volatile unsigned long *gpfdat = NULL; 
 
extern int myprintk(const char *fmt, ...); 
 
static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file) 
{ 
   static int cnt = 0; 
    myprintk("first_drv_open : %d\n", ++cnt); 
   /* 配置GPF4,5,6為輸出*/ 
    *gpfcon &= ~((0x3<<(4*2)) | (0x3<<(5*2)) | (0x3<<(6*2))); 
   *gpfcon |= ((0x1<<(4*2)) | (0x1<<(5*2)) | (0x1<<(6*2))); 
   return 0; 
} 
 
static ssize_t first_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos) 
{ 
   int val; 
   static int cnt = 0; 
 
    myprintk("first_drv_write : %d\n", ++cnt); 
 
    copy_from_user(&val, buf, count); //    copy_to_user(); 
 
    if (val == 1) 
    { 
       // 點燈 
        *gpfdat &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6)); 
    } 
   else 
    { 
       // 滅燈 
        *gpfdat |= (1<<4) | (1<<5) | (1<<6); 
    } 
     
   return 0; 
} 
 
static struct file_operations first_drv_fops = { 
    .owner =  THIS_MODULE,    /* 這是一個宏，推向編譯模塊時自動創(chuàng)建的__this_module變量*/ 
    .open  =  first_drv_open,     
    .write   =    first_drv_write,       
}; 
 
 
int major; 
static int first_drv_init(void) 
{ 
    myprintk("first_drv_init\n"); 
    major= register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops); // 注冊, 告訴內(nèi)核 
 
    firstdrv_class= class_create(THIS_MODULE, "firstdrv"); 
 
    firstdrv_class_dev= class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz"); /* /dev/xyz*/ 
 
    gpfcon= (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16); 
    gpfdat= gpfcon + 1; 
 
   return 0; 
} 
 
static void first_drv_exit(void) 
{ 
    unregister_chrdev(major,"first_drv"); // 卸載 
 
    class_device_unregister(firstdrv_class_dev); 
    class_destroy(firstdrv_class); 
    iounmap(gpfcon); 
} 
 
module_init(first_drv_init); 
module_exit(first_drv_exit); 
 
 
MODULE_LICENSE("GPL");

6、在tty中測試效果

# insmod my_msg.ko 
# insmod first_drv.ko 
# cat /proc/mymsg 
mymsg_open mylog_r_tmp=0 
first_drv_init

責(zé)任編輯：龐桂玉來源：嵌入式Linux中文站

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