编写Linux内核模块实现文件拷贝

2021-10-05 03:34:09

操作系统课程实验1 添加内核模块

每个人题目都是自己选择的，题目1已经有一位校友给出了标准答案，我捣鼓的是文件拷贝这题，弄了很久也记录一下，给后面的学弟学妹参考

题目4：设计一个带参数的模块，其参数为源文件和目标文件的文件名（可能带路径），模块功能是实现文件拷贝功能。

踩的大坑：

一、最初用open()、read()、write()函数，发现头文件路径很奇怪，怎么包含也弄不对

这是因为在VFS的支持下，用户态进程读写任何类型的文件系统都可以使用read和write着两个系统调用，但是在linux内核中没有这样的系统调用。也就是说，这几个函数是给用户在用户态下使用的，内核中没有这样的函数。所以继续寻找，找到了这一组函数：

功能	函数原型
打开文件	struct file filp_open(const char , int, umode_t)
读文件	ssize_t vfs_read(struct file , char __user , size_t, loff_t *)
写文件	ssize_t vfs_write(struct file , const char __user , size_t, loff_t *)
关闭文件	int filp_close(struct file *, fl_owner_t id)

四个函数的详解大家就自行百度一下，（或者我后面有时间的话再补进来qaq

二、关于 buffer 这个缓冲区

如果直接把 buffer 作为参数执行 vfs_read 和 vfs_write 这两个函数的话，会有错误，返回值应该是-14。这是因为 vfs_read 和 vfs_write 函数中，其第二个参数指向的是用户空间的内存地址，如果我们直接使用内核空间的指针，则会返回 -EFALUT。所以我们需要使用 set_fs() 和 get_fs() 宏来改变内核对内存地址检查的处理方式。这两个宏包含在 uaccess.h 头文件中。

简单补充知识点（详细的还要大家自行去学习）：

一、module_param 中的 perm 参数（Linux权限问题）

书上示例程序有一句

static char *who;
module_param(who,char,0644);

（先纠正一下错误，这样写的话是过不了编译的，应该要改成：（纠正错了欢迎指出））

static char *who;
module_param(who,charp,0644);

这里的charp应该是 char point 的意思，那么 0644 是哪里来的？
大家看这张表应该就能明白了：

宏定义	含义
S_IRWXU	00700权限，代表该文件所有者拥有读，写和执行操作的权限
S_IRUSR	00400权限，代表该文件所有者拥有可读的权限
S_IWUSR	00200权限，代表该文件所有者拥有可写的权限
S_IXUSR	00100权限，代表该文件所有者拥有执行的权限
S_IRWXG	00070权限，代表该文件用户组拥有读，写和执行操作的权限
S_IRGRP	00040权限，代表该文件用户组拥有可读的权限
S_IWGRP	00020权限，代表该文件用户组拥有可写的权限
S_IXGRP	00010权限，代表该文件用户组拥有执行的权限
S_IRWXO	00007权限，代表其他用户拥有读，写和执行操作的权限
S_IROTH	00004权限，代表其他用户拥有可读的权限
S_IWOTH	00002权限，代表其他用户拥有可写的权限
S_IXOTH	00001权限，代表其他用户拥有执行的权限

注意这些是数字0开头，表明这些其实是八进制数。这些权限可以组合，因此可以得到：

标志	含义
-rw------- (600)	只有用户有读写权限。
-rw-r–r-- (644)	只有用户有读写权限；而组用户和其他用户只有读权限。
-rwx------ (700)	只有用户有读、写、执行权限。
-rwxr-xr-x (755)	用户有读、写、执行权限；而组用户和其他用户只有读、执行权限。
-rwx–x--x (711)	用户有读、写、执行权限；而组用户和其他用户只有执行权限。
-rw-rw-rw- (666)	所有用户都有文件读、写权限。这种做法不可取。
-rwxrwxrwx (777)	所有用户都有读、写、执行权限。更不可取的做法。

代码

module1.c

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <asm/uaccess.h>

#define BUFF_SIZE 512

static char *source;
static char *target;

module_param(source, charp, 0644);
module_param(target, charp, 0644);

static int __init module1_init(void)
{
    int cnt;
    char buffer[BUFF_SIZE];
    struct file *source_filp;
    struct file *target_filp;
    loff_t source_pos;
    loff_t target_pos;
    mm_segment_t fs;

    printk(KERN_ALERT "hello module1\n");

    //open source file
    if (IS_ERR(source_filp = filp_open(source, O_RDONLY, 0)))
    {
        printk(KERN_ALERT "Open %s Error\n", source);
        return -1;
    }

    //create and open target file
    if (IS_ERR(target_filp = filp_open(target, O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC, S_IRUSR | S_IWUSR)))
    {
        printk(KERN_ALERT "Open %s Error\n", target);
        return -1;
    }

    //copy
    source_pos = source_filp->f_pos;
    target_pos = target_filp->f_pos;

    fs = get_fs();
    set_fs(KERNEL_DS);

    while ((cnt = vfs_read(source_filp, buffer, BUFF_SIZE, &source_pos)) > 0)
    {
        vfs_write(target_filp, buffer, cnt, &target_pos);
    }

    set_fs(fs);

    filp_close(source_filp, NULL);
    filp_close(target_filp, NULL);
    
    return 0;
}

static void module1_exit(void)
{
    printk(KERN_ALERT "goodbye module1\n");
}

module_init(module1_init);
module_exit(module1_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

Makefile

obj-m:=module1.o
KDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD:=$(shell pwd)

default:
	make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules 

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

插入模块命令

sudo insmod module1.ko source="./module1.c" target="./module2.c"

这里是在当前目录下新建一个module2.c文件，然后把module1.c的内容拷贝到module2.c

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