Linux 内核读写文件

需要调试的驱动程中读写文件数据，比如说当驱动需要记录的日志比较多的情况下，可以将printk()函数打印的信息都写到文件做后续分析。在kernel中操作文件没有标准库可用，需要利用kernel的一些函数，这些函数主要有： filp_open() filp_close(), kernel_read()，kernel_write()这些函数在linux/fs.h和asm/uaccess.h头文件中声明。下面介绍主要步骤：

一、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

二、读写文件

kernel中文件的读写操作可以使用kernel_read()和kernel_write，均为内核导出函数内核函数原型为：

ssize_t kernel_read(struct file *file, void *buf, size_t count, loff_t *pos)
{
	ssize_t ret;

	ret = rw_verify_area(READ, file, pos, count);
	if (ret)
		return ret;
	return __kernel_read(file, buf, count, pos);
}
EXPORT_SYMBOL(kernel_read);

ssize_t kernel_write(struct file *file, const void *buf, size_t count,
			    loff_t *pos)
{
	ssize_t ret;

	ret = rw_verify_area(WRITE, file, pos, count);
	if (ret)
		return ret;

	file_start_write(file);
	ret =  __kernel_write(file, buf, count, pos);
	file_end_write(file);
	return ret;
}
EXPORT_SYMBOL(kernel_write);

里面的参数和ring3读写是一样的，拿到filp句柄之后就可以对文件进行读写操作了。

三、关闭文件

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）。

四、驱动代码

测试内核版本5.15.0-67
write_read.c

#include <linux/fs.h>
#include <linux/module.h>
#include <uapi/asm-generic/fcntl.h>

#define MY_FILE "/tmp/log.txt"

struct file *filep = NULL;

static int __init init(void)
{
        size_t ret;
        loff_t pos = 0;
        char buf[256] = {0};

        printk("Hello, I'm the module that intends to write and read messages to file.\n");

        filep = filp_open(MY_FILE, O_RDWR | O_APPEND | O_CREAT, 0644);
        if (IS_ERR(filep)) {
                printk("Open file %s error\n", MY_FILE);
                return -1;
        }

        sprintf(buf,"%s\n", "This is test message!");
        ret = kernel_write(filep, buf, strlen(buf), &pos);
        if (pos < 0) {
                printk("Write data to %s failed\n", MY_FILE);
                filp_close(filep, NULL);
                return ret;
        }

        pos = 0;
        memset(buf, 0, sizeof(buf));
        ret = kernel_read(filep, buf, sizeof(buf), &pos);
        if (ret < 0) {
                printk("Read data from %s failed\n", MY_FILE);
                filp_close(filep, NULL);
                return ret;
        }
        printk("Read buf -> %s\n", buf);

        return 0;
}

static void __exit fini(void)
{
        printk("Kernel read/write exit\n");

        if(filep != NULL) {
                filp_close(filep, NULL);
        }
}

module_init(init);
module_exit(fini);
MODULE_LICENSE("GPL");

Makefile

obj-m := write_read.o

PWD := $(shell pwd)
KERNEL := $(shell uname -r)
KDIR := /lib/modules/$(KERNEL)/build

all:
        $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

clean:
        $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) clean

注意事项：

1、当驱动需要持续读写文件的话，需要考虑并发的情况，需要给buf的读写加锁。

查看log日志：

curtis@curtis-Aspire-E5-471G:~/write_code/kernel_write$ dmesg
[145731.662192] Hello, I'm the module that intends to write messages to file.
[145731.662206] pos -> 0
[145731.662210] Read buf -> This is test message!
curtis@curtis-Aspire-E5-471G:~/write_code/kernel_write$ cat /tmp/log.txt
This is test message!

参考链接：Linux内核中读写文件数据的方法_wxie的Linux人生-CSDN博客