linux之configfs简介和编程入门
2018-04-08 11:56
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一、什么是configfs是一种基于ram的文件系统二、configfs有什么用处在用户空间配置内核对象三、configfs VS ioctlconfigfs可直接察看，通过用户态目录文件访问接口，适用于内核对象有众多复杂的配置。四、configs VS sysfsconfigfs可以在用户态创建和删除内核对象。五、什么时候用configfs当内核需要很多参数需要配置时；当需要动态创建内核对象并且内核对象需要修改配置时；不想写用户态程序和ioctl时，写shell脚本就可以直接配置configfs。六、怎么知道系统上是否已经安装了configfs，安装在哪个目录执行如下命令，可以看到安装目录为/sys/kernel/configcat /proc/mounts | grep configfs configfs /sys/kernel/config configfs rw,relatime 0 0七、configfs组织结构是怎么样的顶层结构是struct configfs_subsystem，为configfs子系统结构，接着是struct config_group，是configfs目录和属性的容器，struct config_item是configfs目录，代表可配置的内核对象，struct configfs_attribute是目录下面的属性。八、代码示例（来自内核目录Documentation\filesystems\configfs）介绍代码之前，先过一下基本的数据结构：[cpp] view plain copy 240struct configfs_subsystem {
241 struct config_group su_group;
242 struct mutex su_mutex;
243};
configfs子系统，config_group是抽象容器，之所以叫容器，是因为容器中可以包括config_item，还可以递归包含config_group。struct mutex是用于子系统访问控制的。[cpp] view plain copy 89/**
90 * group - a group of config_items of a specific type, belonging
91 * to a specific subsystem.
92 */
93struct config_group {
94 struct config_item cg_item;
95 struct list_head cg_children;
96 struct configfs_subsystem *cg_subsys;
97 struct config_group **default_groups;
98};
config_group作为幕后主使，是不轻易出现在台前的。所以有了94行的struct config_item来表现为一个目录。[cpp] view plain copy 56struct config_item {
57 char *ci_name;
58 char ci_namebuf[CONFIGFS_ITEM_NAME_LEN];
59 struct kref ci_kref;
60 struct list_head ci_entry;
61 struct config_item *ci_parent;
62 struct config_group *ci_group;
63 struct config_item_type *ci_type;
64 struct dentry *ci_dentry;
65};
58行为目录名称。63行为目录下属性和属性操作，属性表现为目录下的文本文件。[cpp] view plain copy 82struct config_item_type {
83 struct module *ct_owner;
84 struct configfs_item_operations *ct_item_ops;
85 struct configfs_group_operations *ct_group_ops;
86 struct configfs_attribute **ct_attrs;
87};
84行为属性操作方法，操作对象是86行属性。85行为目录操作方法，可以在当前目录下创建item或group。86行为当前目录属性数组。[cpp] view plain copy 124struct configfs_attribute {
125 const char *ca_name;
126 struct module *ca_owner;
127 umode_t ca_mode;
128};
属性非常简单，有属性名称、所属模块和访问权限。
示例1：创建一个最简单的configfs目录和可读写的属性创建目录01-childless，下面有三个属性，其中属性storeme为可写。# ll /sys/kernel/config/01-childless/
-r--r--r--. 1 root root 4096 Sep 27 05:16 description
-r--r--r--. 1 root root 4096 Sep 27 05:16 showme
-rw-r--r--. 1 root root 4096 Sep 27 05:16 storeme
[cpp] view plain copy 37/*
38 * 01-childless
39 *
40 * This first example is a childless subsystem. It cannot create
41 * any config_items. It just has attributes.
42 *
43 * Note that we are enclosing the configfs_subsystem inside a container.
44 * This is not necessary if a subsystem has no attributes directly
45 * on the subsystem. See the next example, 02-simple-children, for
46 * such a subsystem.
47 */
48
49struct childless {
50 struct configfs_subsystem subsys;
51 int showme;
52 int storeme;
53};
创建一个结构体包含了configfs子系统，两个属性showme, storeme放在了这里。虽然注释里说明了为什么把这两个属性放这里，但还是没太理解，既然属性description可以放子系统下，为什么其他两个属性不行呢？有谁知道的告知一下。子系统定义如下：[cpp] view plain copy 138static struct childless childless_subsys = {
139 .subsys = {
140 .su_group = {
141 .cg_item = {
142 .ci_namebuf = "01-childless",
143 .ci_type = &childless_type,
144 },
145 },
146 },
147};
142行，定义目录名称。143行，定义属性和操作。接着看属性和操作的定义：[cpp] view plain copy 114CHILDLESS_ATTR_RO(showme, childless_showme_read);
115CHILDLESS_ATTR(storeme, S_IRUGO | S_IWUSR, childless_storeme_read,
116 childless_storeme_write);
117CHILDLESS_ATTR_RO(description, childless_description_read);
118
119static struct configfs_attribute *childless_attrs[] = {
120 &childless_attr_showme.attr,
121 &childless_attr_storeme.attr,
122 &childless_attr_description.attr,
123 NULL,
124};
125
126CONFIGFS_ATTR_OPS(childless);
127static struct configfs_item_operations childless_item_ops = {
128 .show_attribute = childless_attr_show,
129 .store_attribute = childless_attr_store,
130};
131
132static struct config_item_type childless_type = {
133 .ct_item_ops = &childless_item_ops,
134 .ct_attrs = childless_attrs,
135 .ct_owner = THIS_MODULE,
136};
133行，属性操作定义在128行和129行，这两个函数又是由126行宏定义的。126行宏依赖一个函数to_##_item，其中_item是宏的传入参数，这个函数的作用是从struct config_item转换到第49行的结构，然后作为函数show_attribute和store_attribute的传入参数。134行，关联了属性数组，属性数组在119行定义，第120-122行属性又分别在114-117行定义。一切准备就绪之后，在模块初始化地方调用子系统注册函数之后，就可以在/sys/kernel/config/下看到创建了子系统了。[cpp] view plain copy 407static int __init configfs_example_init(void)
408{
409 int ret;
410 int i;
411 struct configfs_subsystem *subsys;
412
413 for (i = 0; example_subsys[i]; i++) {
414 subsys = example_subsys[i];
415
416 config_group_init(&subsys->su_group);
417 mutex_init(&subsys->su_mutex);
418 ret = configfs_register_subsystem(subsys);
419 if (ret) {
420 printk(KERN_ERR "Error %d while registering subsystem %s\n",
421 ret,
422 subsys->su_group.cg_item.ci_namebuf);
423 goto out_unregister;
424 }
425 }
426
427 return 0;
416-417行，初始化子系统。418行，注册子系统。这里做个小结：1、创建子系统struct configfs_subsystem2、创建子系统下config_item_type，对应位置configfs_subsystem->config_group->config_item->config_item_type3、创建config_item_type对应的属性数组和操作，操作主要是show_attribute和store_attribute4、注册子系统configfs_register_subsystem
示例2：创建一个configfs目录，用户空间可创建目录（新的内核对象）首先是定义configfs子系统，[cpp] view plain copy 304static struct configfs_subsystem simple_children_subsys = {
305 .su_group = {
306 .cg_item = {
307 .ci_namebuf = "02-simple-children",
308 .ci_type = &simple_children_type,
309 },
310 },
311};
接着定义config_item_type，[cpp] view plain copy 289/*
290 * Note that, since no extra work is required on ->drop_item(),
291 * no ->drop_item() is provided.
292 */
293static struct configfs_group_operations simple_children_group_ops = {
294 .make_item = simple_children_make_item,
295};
296
297static struct config_item_type simple_children_type = {
298 .ct_item_ops = &simple_children_item_ops,
299 .ct_group_ops = &simple_children_group_ops,
300 .ct_attrs = simple_children_attrs,
301 .ct_owner = THIS_MODULE,
302};
298行，定义了子系统根目录属性操作，跟示例1类似300行，定义了子系统根目录属性，跟示例1类似299行，这里新增加了configfs_group_operations，具体定义在293行，继续跟进294行函数simple_children_make_item[cpp] view plain copy 232struct simple_children {
233 struct config_group group;
234};
235
236static inline struct simple_children *to_simple_children(struct config_item *item)
237{
238 return item ? container_of(to_config_group(item), struct simple_children, group) : NULL;
239}
240
241static struct config_item *simple_children_make_item(struct config_group *group, const char *name)
242{
243 struct simple_child *simple_child;
244
245 simple_child = kzalloc(sizeof(struct simple_child), GFP_KERNEL);
246 if (!simple_child)
247 return ERR_PTR(-ENOMEM);
248
249 config_item_init_type_name(&simple_child->item, name,
250 &simple_child_type);
251
252 simple_child->storeme = 0;
253
254 return &simple_child->item;
255}
241行，定义了configfs_group_operations->make_item操作，返回值是新创建的struct config_item，传入参数是struct config_group，即是指定config_group下创建config_item项，这就意味着在该子系统（i.e /sys/kernel/config/02-simple-children）下执行命令mkdir，最终会执行到这个函数。那执行mkdir 之后，会生成一个怎样的新目录呢？249行，当调用mkdir时，这时就调用config_item_init_type_name初始化这个config_item，接着看250行的simple_child_type到底定义了怎么一个item类型？[cpp] view plain copy 171static struct configfs_attribute simple_child_attr_storeme = {
172 .ca_owner = THIS_MODULE,
173 .ca_name = "storeme",
174 .ca_mode = S_IRUGO | S_IWUSR,
175};
176
177static struct configfs_attribute *simple_child_attrs[] = {
178 &simple_child_attr_storeme,
179 NULL,
180};
219static struct configfs_item_operations simple_child_item_ops = {
220 .release = simple_child_release,
221 .show_attribute = simple_child_attr_show,
222 .store_attribute = simple_child_attr_store,
223};
224
225static struct config_item_type simple_child_type = {
226 .ct_item_ops = &simple_child_item_ops,
227 .ct_attrs = simple_child_attrs,
228 .ct_owner = THIS_MODULE,
229};
225行，定义了config_item_type。227行，先看属性，simple_child_attrs定义在177行，只有一个属性，这个属性定义在171行，仔细看一下这个属性，有可读写的。所以经过mkdir之后，该目录下就自动生成一个名字为storeme的属性，其对应的操作定义在219行。具体如下：# cd /sys/kernel/config/02-simple-children/
# ls
description# mkdir test# ll
-r--r--r--. 1 root root 4096 Sep 28 21:24 description
drwxr-xr-x. 2 root root 0 Sep 28 21:24 test
# tree
.
|-- description
`-- test
`-- storeme
1 directory, 2 files
# cat test/storeme
0
# echo 1 > test/storeme
# cat test/storeme
1
示例3：创建group之前我们讲过，config_group是可以嵌套的，那么现在就来看一下嵌套之后是什么样的：# cd /sys/kernel/config/03-group-children/
# ls
description # mkdir test# mkdir test/test1# mkdir test/test2# mkdir test/test3# tree
.
|-- description
`-- test
|-- description
|-- test1
| `-- storeme
|-- test2
| `-- storeme
`-- test3
`-- storeme
看出与示例2的区别了吗？首先看子系统定义[cpp] view plain copy 382static struct configfs_subsystem group_children_subsys = {
383 .su_group = {
384 .cg_item = {
385 .ci_namebuf = "03-group-children",
386 .ci_type = &group_children_type,
387 },
388 },
389};
386行，config_item_type与之前的不一样，跟过去看看[cpp] view plain copy 371static struct configfs_group_operations group_children_group_ops = {
372 .make_group = group_children_make_group,
373};
374
375static struct config_item_type group_children_type = {
376 .ct_item_ops = &group_children_item_ops,
377 .ct_group_ops = &group_children_group_ops,
378 .ct_attrs = group_children_attrs,
379 .ct_owner = THIS_MODULE,
380};
375行，定义新的config_item_type，其根本区别在377行configfs_group_operations371行，定义了configfs_group_operations，这里定义了make_group函数，在子系统下mkdir就会调用这个函数。[cpp] view plain copy 326static struct config_group *group_children_make_group(struct config_group *group, const char *name)
327{
328 struct simple_children *simple_children;
329
330 simple_children = kzalloc(sizeof(struct simple_children),
331 GFP_KERNEL);
332 if (!simple_children)
333 return ERR_PTR(-ENOMEM);
334
335 config_group_init_type_name(&simple_children->group, name,
336 &simple_children_type);
337
338 return &simple_children->group;
339}
这份代码非常眼熟，跟示例2中创建config_item太像了，只不过把所有对象由config_item改为config_group类型的。336行，simple_children_type正是示例2中对应的config_item_type。所以这里的创建步骤首先是创建一个为config_group的目录，再在这个目录下创建config_item的目录。到这里为止，简单地了解了一下configfs的实现原理，在某些应用中不失为一种很好的手段。转载请注原出处：http://blog.csdn.net/liumangxiong
241 struct config_group su_group;
242 struct mutex su_mutex;
243};
configfs子系统，config_group是抽象容器，之所以叫容器，是因为容器中可以包括config_item，还可以递归包含config_group。struct mutex是用于子系统访问控制的。[cpp] view plain copy 89/**
90 * group - a group of config_items of a specific type, belonging
91 * to a specific subsystem.
92 */
93struct config_group {
94 struct config_item cg_item;
95 struct list_head cg_children;
96 struct configfs_subsystem *cg_subsys;
97 struct config_group **default_groups;
98};
config_group作为幕后主使，是不轻易出现在台前的。所以有了94行的struct config_item来表现为一个目录。[cpp] view plain copy 56struct config_item {
57 char *ci_name;
58 char ci_namebuf[CONFIGFS_ITEM_NAME_LEN];
59 struct kref ci_kref;
60 struct list_head ci_entry;
61 struct config_item *ci_parent;
62 struct config_group *ci_group;
63 struct config_item_type *ci_type;
64 struct dentry *ci_dentry;
65};
58行为目录名称。63行为目录下属性和属性操作，属性表现为目录下的文本文件。[cpp] view plain copy 82struct config_item_type {
83 struct module *ct_owner;
84 struct configfs_item_operations *ct_item_ops;
85 struct configfs_group_operations *ct_group_ops;
86 struct configfs_attribute **ct_attrs;
87};
84行为属性操作方法，操作对象是86行属性。85行为目录操作方法，可以在当前目录下创建item或group。86行为当前目录属性数组。[cpp] view plain copy 124struct configfs_attribute {
125 const char *ca_name;
126 struct module *ca_owner;
127 umode_t ca_mode;
128};
属性非常简单，有属性名称、所属模块和访问权限。
示例1：创建一个最简单的configfs目录和可读写的属性创建目录01-childless，下面有三个属性，其中属性storeme为可写。# ll /sys/kernel/config/01-childless/
-r--r--r--. 1 root root 4096 Sep 27 05:16 description
-r--r--r--. 1 root root 4096 Sep 27 05:16 showme
-rw-r--r--. 1 root root 4096 Sep 27 05:16 storeme
[cpp] view plain copy 37/*
38 * 01-childless
39 *
40 * This first example is a childless subsystem. It cannot create
41 * any config_items. It just has attributes.
42 *
43 * Note that we are enclosing the configfs_subsystem inside a container.
44 * This is not necessary if a subsystem has no attributes directly
45 * on the subsystem. See the next example, 02-simple-children, for
46 * such a subsystem.
47 */
48
49struct childless {
50 struct configfs_subsystem subsys;
51 int showme;
52 int storeme;
53};
创建一个结构体包含了configfs子系统，两个属性showme, storeme放在了这里。虽然注释里说明了为什么把这两个属性放这里，但还是没太理解，既然属性description可以放子系统下，为什么其他两个属性不行呢？有谁知道的告知一下。子系统定义如下：[cpp] view plain copy 138static struct childless childless_subsys = {
139 .subsys = {
140 .su_group = {
141 .cg_item = {
142 .ci_namebuf = "01-childless",
143 .ci_type = &childless_type,
144 },
145 },
146 },
147};
142行，定义目录名称。143行，定义属性和操作。接着看属性和操作的定义：[cpp] view plain copy 114CHILDLESS_ATTR_RO(showme, childless_showme_read);
115CHILDLESS_ATTR(storeme, S_IRUGO | S_IWUSR, childless_storeme_read,
116 childless_storeme_write);
117CHILDLESS_ATTR_RO(description, childless_description_read);
118
119static struct configfs_attribute *childless_attrs[] = {
120 &childless_attr_showme.attr,
121 &childless_attr_storeme.attr,
122 &childless_attr_description.attr,
123 NULL,
124};
125
126CONFIGFS_ATTR_OPS(childless);
127static struct configfs_item_operations childless_item_ops = {
128 .show_attribute = childless_attr_show,
129 .store_attribute = childless_attr_store,
130};
131
132static struct config_item_type childless_type = {
133 .ct_item_ops = &childless_item_ops,
134 .ct_attrs = childless_attrs,
135 .ct_owner = THIS_MODULE,
136};
133行，属性操作定义在128行和129行，这两个函数又是由126行宏定义的。126行宏依赖一个函数to_##_item，其中_item是宏的传入参数，这个函数的作用是从struct config_item转换到第49行的结构，然后作为函数show_attribute和store_attribute的传入参数。134行，关联了属性数组，属性数组在119行定义，第120-122行属性又分别在114-117行定义。一切准备就绪之后，在模块初始化地方调用子系统注册函数之后，就可以在/sys/kernel/config/下看到创建了子系统了。[cpp] view plain copy 407static int __init configfs_example_init(void)
408{
409 int ret;
410 int i;
411 struct configfs_subsystem *subsys;
412
413 for (i = 0; example_subsys[i]; i++) {
414 subsys = example_subsys[i];
415
416 config_group_init(&subsys->su_group);
417 mutex_init(&subsys->su_mutex);
418 ret = configfs_register_subsystem(subsys);
419 if (ret) {
420 printk(KERN_ERR "Error %d while registering subsystem %s\n",
421 ret,
422 subsys->su_group.cg_item.ci_namebuf);
423 goto out_unregister;
424 }
425 }
426
427 return 0;
416-417行，初始化子系统。418行，注册子系统。这里做个小结：1、创建子系统struct configfs_subsystem2、创建子系统下config_item_type，对应位置configfs_subsystem->config_group->config_item->config_item_type3、创建config_item_type对应的属性数组和操作，操作主要是show_attribute和store_attribute4、注册子系统configfs_register_subsystem
示例2：创建一个configfs目录，用户空间可创建目录（新的内核对象）首先是定义configfs子系统，[cpp] view plain copy 304static struct configfs_subsystem simple_children_subsys = {
305 .su_group = {
306 .cg_item = {
307 .ci_namebuf = "02-simple-children",
308 .ci_type = &simple_children_type,
309 },
310 },
311};
接着定义config_item_type，[cpp] view plain copy 289/*
290 * Note that, since no extra work is required on ->drop_item(),
291 * no ->drop_item() is provided.
292 */
293static struct configfs_group_operations simple_children_group_ops = {
294 .make_item = simple_children_make_item,
295};
296
297static struct config_item_type simple_children_type = {
298 .ct_item_ops = &simple_children_item_ops,
299 .ct_group_ops = &simple_children_group_ops,
300 .ct_attrs = simple_children_attrs,
301 .ct_owner = THIS_MODULE,
302};
298行，定义了子系统根目录属性操作，跟示例1类似300行，定义了子系统根目录属性，跟示例1类似299行，这里新增加了configfs_group_operations，具体定义在293行，继续跟进294行函数simple_children_make_item[cpp] view plain copy 232struct simple_children {
233 struct config_group group;
234};
235
236static inline struct simple_children *to_simple_children(struct config_item *item)
237{
238 return item ? container_of(to_config_group(item), struct simple_children, group) : NULL;
239}
240
241static struct config_item *simple_children_make_item(struct config_group *group, const char *name)
242{
243 struct simple_child *simple_child;
244
245 simple_child = kzalloc(sizeof(struct simple_child), GFP_KERNEL);
246 if (!simple_child)
247 return ERR_PTR(-ENOMEM);
248
249 config_item_init_type_name(&simple_child->item, name,
250 &simple_child_type);
251
252 simple_child->storeme = 0;
253
254 return &simple_child->item;
255}
241行，定义了configfs_group_operations->make_item操作，返回值是新创建的struct config_item，传入参数是struct config_group，即是指定config_group下创建config_item项，这就意味着在该子系统（i.e /sys/kernel/config/02-simple-children）下执行命令mkdir，最终会执行到这个函数。那执行mkdir 之后，会生成一个怎样的新目录呢？249行，当调用mkdir时，这时就调用config_item_init_type_name初始化这个config_item，接着看250行的simple_child_type到底定义了怎么一个item类型？[cpp] view plain copy 171static struct configfs_attribute simple_child_attr_storeme = {
172 .ca_owner = THIS_MODULE,
173 .ca_name = "storeme",
174 .ca_mode = S_IRUGO | S_IWUSR,
175};
176
177static struct configfs_attribute *simple_child_attrs[] = {
178 &simple_child_attr_storeme,
179 NULL,
180};
219static struct configfs_item_operations simple_child_item_ops = {
220 .release = simple_child_release,
221 .show_attribute = simple_child_attr_show,
222 .store_attribute = simple_child_attr_store,
223};
224
225static struct config_item_type simple_child_type = {
226 .ct_item_ops = &simple_child_item_ops,
227 .ct_attrs = simple_child_attrs,
228 .ct_owner = THIS_MODULE,
229};
225行，定义了config_item_type。227行，先看属性，simple_child_attrs定义在177行，只有一个属性，这个属性定义在171行，仔细看一下这个属性，有可读写的。所以经过mkdir之后，该目录下就自动生成一个名字为storeme的属性，其对应的操作定义在219行。具体如下：# cd /sys/kernel/config/02-simple-children/
# ls
description# mkdir test# ll
-r--r--r--. 1 root root 4096 Sep 28 21:24 description
drwxr-xr-x. 2 root root 0 Sep 28 21:24 test
# tree
.
|-- description
`-- test
`-- storeme
1 directory, 2 files
# cat test/storeme
0
# echo 1 > test/storeme
# cat test/storeme
1
示例3：创建group之前我们讲过，config_group是可以嵌套的，那么现在就来看一下嵌套之后是什么样的：# cd /sys/kernel/config/03-group-children/
# ls
description # mkdir test# mkdir test/test1# mkdir test/test2# mkdir test/test3# tree
.
|-- description
`-- test
|-- description
|-- test1
| `-- storeme
|-- test2
| `-- storeme
`-- test3
`-- storeme
看出与示例2的区别了吗？首先看子系统定义[cpp] view plain copy 382static struct configfs_subsystem group_children_subsys = {
383 .su_group = {
384 .cg_item = {
385 .ci_namebuf = "03-group-children",
386 .ci_type = &group_children_type,
387 },
388 },
389};
386行，config_item_type与之前的不一样，跟过去看看[cpp] view plain copy 371static struct configfs_group_operations group_children_group_ops = {
372 .make_group = group_children_make_group,
373};
374
375static struct config_item_type group_children_type = {
376 .ct_item_ops = &group_children_item_ops,
377 .ct_group_ops = &group_children_group_ops,
378 .ct_attrs = group_children_attrs,
379 .ct_owner = THIS_MODULE,
380};
375行，定义新的config_item_type，其根本区别在377行configfs_group_operations371行，定义了configfs_group_operations，这里定义了make_group函数，在子系统下mkdir就会调用这个函数。[cpp] view plain copy 326static struct config_group *group_children_make_group(struct config_group *group, const char *name)
327{
328 struct simple_children *simple_children;
329
330 simple_children = kzalloc(sizeof(struct simple_children),
331 GFP_KERNEL);
332 if (!simple_children)
333 return ERR_PTR(-ENOMEM);
334
335 config_group_init_type_name(&simple_children->group, name,
336 &simple_children_type);
337
338 return &simple_children->group;
339}
这份代码非常眼熟，跟示例2中创建config_item太像了，只不过把所有对象由config_item改为config_group类型的。336行，simple_children_type正是示例2中对应的config_item_type。所以这里的创建步骤首先是创建一个为config_group的目录，再在这个目录下创建config_item的目录。到这里为止，简单地了解了一下configfs的实现原理，在某些应用中不失为一种很好的手段。转载请注原出处：http://blog.csdn.net/liumangxiong
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