特殊文件系統/proc：
作者 ：noble;
寫(xiě)作時(shí)間：2002－9－4；
測試環(huán)境：Red Hat Linux 7.2
聯(lián)系方法：QQ:4440151
Email:noble_shi@21cn.com
1．對kern_mout()進(jìn)行解析：
（1）調用函數get_unnamed_dev()為文件系統/proc文件系統分配一個(gè)設備號。
（2）調用函數read_super對應的函數proc_read_super()分配super_block,inode,dentry；(a)其中super_block是在函數read_super中新生成的;
(b)inode是調用函數proc_get_inde()新生成的;
(c)dentry由函數d_alloc_root()創(chuàng )建的；
注：根目錄的inode和dentry創(chuàng )建的依據是一個(gè)proc_dir_entry結構proc_root,這個(gè)結構相當于一般文件系統中硬盤(pán)上的（不是內存中的inode或dentry結構）目錄項之類(lèi)的東西。
（3）調用add_vfsmnt()創(chuàng )建vfsmount結構，同時(shí)對其進(jìn)行設置（如和super_block的關(guān)系等）。并使得proc文件系統file_system_type數據結構的kern_mnt指向這個(gè)vfsmount結構。但是這并不意味著(zhù)path_walk（）就能順著(zhù)路徑名“/proc”找到proc文件系統的根節點(diǎn)，因為path_walk（）并不涉及file_system_type數據結構，而/proc的inode結構和dentry結構并沒(méi)有和新創(chuàng )建的這個(gè)vfsmount結構聯(lián)系起來(lái)。
2．所以，光調用kern_mount()還不夠，還得由系統調用的初始化進(jìn)程從內核外部調用系統調用mount()，再安裝一次，通常的命令行為：mount –nvt proc/dev/null/proc，也就是說(shuō)，把建立再“空設備”/dev/null上的proc文件系統安裝再節點(diǎn)/proc 上。
在mount()中，因為file_system_type結構中FS-SINGLE標志位為1，所以要調用get_sb_single()來(lái)得到相應的超級塊，其方法和別的不同（別的都是從設備上讀），代碼中通過(guò)file_system_type結構中的指針kern_mnt取得文件系統vfsmount結構，從而取得其super_block結構，而這個(gè)關(guān)系正是在kern_mount()中設置好的。
Mount()中其他的操作就和普通的文件系統的安裝無(wú)異了。這樣就把proc文件系統安裝到了節點(diǎn)/proc上。
3．因為整個(gè)proc文件系統都不存在于設備上，所以不光是它的根節點(diǎn)需要在內存中創(chuàng )造出來(lái)，自根節點(diǎn)以下的所以節點(diǎn)全都需要在運行時(shí)加以創(chuàng )建，這是由內核在初始化時(shí)調用proc_root_init()完成的。
（1）首先是直接在/proc下面的葉子節點(diǎn)，即文件節點(diǎn)，這是由proc_misc_init()創(chuàng )建的。
函數proc_misc_init()調用函數create_proc_read_entry()進(jìn)行分配結構，而create_proc_read_entry()則調用函數create_proc_entry()，下面對函數create_proc_entry()進(jìn)行解析：
a)調用函數xlate_proc_name()返回父親節點(diǎn)的proc_dir_entry結構；
b)調用函數kmalloc()分配自己的proc_dir_entry結構；
c)對自己的proc_dir_entry結構進(jìn)行初始化；
d)調用函數proc_register()對自己的proc_dir_entry結構進(jìn)行注冊登記，即掛到父親節點(diǎn)的proc_dir_entry結構內的subdir隊列中；
（2）創(chuàng )建三個(gè)特殊的文件節點(diǎn)，這三個(gè)文件是：kmsg、kcore、profile；這些文件的創(chuàng )建直接調用create_proc_entry();
（3）創(chuàng )建直接在/proc目錄中的子目錄，如:net,fs,dirver等；這些子目錄都是通過(guò)proc_mkdir()創(chuàng )建的。
（4）除了這些子目錄之外，就只有/proc/tty是特殊的，因為其他的只有兩層目錄/proc/dirname，只有/proc/tty是一顆子樹(shù)，即下面還有目錄，所以要專(zhuān)門(mén)創(chuàng )建，調用的函數是：proc_tty_init();
（5）此外，如果系統不采用傳統的基于主設備號/次設備號的/dev設備（文件）目錄，而采用樹(shù)狀的設備目錄/device_tree，則還要在proc_root_init()中創(chuàng )建/device_tree子樹(shù)。這是由proc_device_init()完成的。
4．/porc文件系統的目錄搜尋
注：/proc文件系統中，除了根節點(diǎn)外，其他節點(diǎn)只有proc_dir_entry 結構，沒(méi)有dentry結構和inode結構。
1）搜尋/proc/loadavg：
（1）調用path_walk()，到根節點(diǎn)后，要調用函數cached_lookup(),先在內存搜索下一個(gè)節點(diǎn)的dentry結構，如果沒(méi)在內存中找到，就從設備上讀取，對應的函數是real_lookup();
（2）從設備上的讀操作具體依賴(lài)于其父親節點(diǎn)的inode結構中的指針I(yè)_op指向那一個(gè)inode_operations數據結構。對于節點(diǎn)/proc，它的I_op指針指向proc_root_inode_operations，這是在它的proc_dir_entry結構proc_root中靜態(tài)定義好的。
（3）/proc文件系統對應的讀inode節點(diǎn)的函數是proc_lookup(),這個(gè)函數根據要查找節點(diǎn)的proc_dir_dentry結構，填充一個(gè)dentry結構，創(chuàng )建一個(gè)inode結構，然后返回。
（4）以后的操作就和一般節點(diǎn)的path_walk()沒(méi)什么區別了。
（5）下面對其讀操作進(jìn)行解析：
（a）為讀文件提供的操作函數是proc_file_read(),這是一個(gè)為proc特殊文件通用的函數。
（b）從代碼中可以看出，具體的讀操作是通過(guò)該節點(diǎn)的proc_dir_entry結構中的函數指針get_info或read_proc提供的。其中g(shù)et_info是為了與老一版本兼容而保留的，現在都已改用read_proc。
（c）對于/proc/loadavg來(lái)說(shuō)，讀文件指針指向loadavg_read_proc()；它的作用就是將數組avenrum[]中積累的在過(guò)去1分鐘、5分鐘以及15分鐘內的系統平均CPU負荷等統計信息通過(guò)sprintf()“打印”到緩沖區頁(yè)面中。
（d）在函數proc_file_read()中，調用該節點(diǎn)讀函數讀完以后，將把讀的信息通過(guò)函數copy_to_user()，拷貝的用戶(hù)空間。
2)搜尋/proc/self/cwd;
（1）同上，調用proc_root_lookup()->proc_pid_lookup();
注：
a)對于有proc_dir_entry結構的節點(diǎn)，即向proc_root登記而掛入了其隊列中的節點(diǎn)，也就是上一種情景，其查找目標節點(diǎn)所調用的函數依次是：
path_walk()－>real_lookup()－>proc_root_lookup()－>proc_lookup()；
注意：在real_lookup()中分配dentry結構，proc_root_lookup()是根據inode節點(diǎn)中提供的操作，在proc_lookup()中分配inode結構。
b)另一種情況是對應于當前系統中的各個(gè)進(jìn)程而并不存在proc_dir_entry結構的節點(diǎn)。其查找目標節點(diǎn)所調用的函數依次是：
path_walk()－>real_lookup()－>proc_root_lookup()－>proc_pid_lookup()；
注意：proc_lookup()和proc_pid_lookup()都在函數proc_root_lookup()中。
(2)從proc_root_lookup()返回到path_walk()中以后，接著(zhù)要檢查和處理兩件事，第一件事新找到的節點(diǎn)是否為安裝點(diǎn)；第二件就是它是否是一個(gè)鏈接點(diǎn)。這正是我們所關(guān)心的，因為/proc/self就是個(gè)鏈接點(diǎn)。
(3)對于鏈接點(diǎn)，通過(guò)do_follow_link(),調用該inode結構中的inode_operations結構提供的follow_link函數指針，尋找目標節點(diǎn)。
Follow_link指向函數proc_self_follow_link()，這個(gè)函數又調用vfs_follow_lnk();
(4)要指出的是，在vfs_follow_link()中，將會(huì )遞歸的調用path_walk()來(lái)尋找目標節點(diǎn)，所以又會(huì )調用其父親節點(diǎn)/proc的lookup函數，即proc_root_lookup()，不同的是這次尋找的不是”self”，而是當前進(jìn)程的pid字符串。這一次，在proc_root_lookup()中對proc_lookup()的調用同樣會(huì )因為在proc_root的subdir隊列中找不到相應的proc_dir_entry結構而失敗，所以也要進(jìn)一步調用proc_pid_lookup()尋找?？墒沁@一次的節點(diǎn)名不似乎“self”了，所以走的路線(xiàn)頁(yè)就不同了。
(5)這次調用proc_pid_lookup()所起的作用是將要找的函數名（當前進(jìn)程號的字符串形式）轉換成一個(gè)無(wú)符號整數，然后依此為pid從系統中尋找是否存在相應的進(jìn)程。如果找到了相應的進(jìn)程，就通過(guò)proc_pid_make_inode()為之創(chuàng )建一個(gè)inode結構，并初始化已經(jīng)分配的dentry結構。
(6)這樣，從path_walk()->do_follow_link()返回以后，就繼續搜尋下一個(gè)節點(diǎn)“cwd”，這一次搜索的是最后一個(gè)節點(diǎn)，所以跳到:las_component處。
(7)但是，同樣也要調用函數real_lookup()，從設備上讀取inode結構（其實(shí)是重新創(chuàng )建一個(gè)inode結構）。在real_lookup()函數中要調用的函數是其父親節點(diǎn)的inode_operation結構中的lookup函數指針指向的函數，這個(gè)函數是proc_base_inode_operation（）。
(8)在函數proc_base_inode_operation（）中，創(chuàng )建inode結構，并根據不同的類(lèi)型進(jìn)行初始化。注意，inode結構中的union被用作一個(gè)proc_inode_info結構proc_I，這個(gè)結構中的tast指針在函數proc_pid_make_inode（）中被設定為該進(jìn)程的task_struct指針。
另外，還要設置的兩項是：
(a)將inode結構中的指針I(yè)_op設置成指向proc_pid_link_inode_operation數據結構。
(b)將inode結構中替換union的proc_inode_info結構中的函數指針proc_get_link設置為指向函數proc_cwd_link()；
(9)這樣，從proc_base_inode_operation()返回到(7):real_lookup()，進(jìn)而返回到path_walk()時(shí)，nameidata結構中的指針dentry已經(jīng)指向這個(gè)特定“cwd”節點(diǎn)的dentry結構，但是接著(zhù)同樣要受到對其inode結構中的I_op指針以及相應inode_operation結構中的指針follow_link的檢查。因為follow_link非0，在（8）被設置。這樣，就可以找到當前工作目錄，其方法見(jiàn)（10）；
(10)如前所述，節點(diǎn)的inode中的union用作一個(gè)proc_inode_info結構，其中的指針task指向相應進(jìn)程的task_struct結構，進(jìn)而可以得到這個(gè)進(jìn)程的fs_struct結構，而這個(gè)數據結構中的指針pwd即指向該進(jìn)程的”當前工作目錄“的dentry結構，同時(shí)指針pwdmnt指向該目錄所在設備安裝時(shí)的vfsmount結構。
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