Linux kernel文件操作

在linux kernel中读写文件使用的api和用户态的是不一样的，不能直接使用用户态的api。这里简单记录下使用的函数和使用方法。内核内的文件操作主要通过 file 结构体进行，配合 vfs（虚拟文件系统）的相关 API 来读写文件。

1 打开文件

在内核中要操作文件，首先要打开文件。内核中使用的是 filp_open 函数。

struct file *filp_open(const char *filename, int flags, umode_t mode);

• filename：文件路径。
• flags：文件打开的标志（例如 O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR 等，可以与用户态中的标志相同）。
• mode：当创建新文件时的权限（可选）。

struct file *file;
file = filp_open("/path/to/file", O_RDONLY, 0);
if (IS_ERR(file)) {
    printk("Failed to open file\n");
    return PTR_ERR(file);
}

2 读取文件

读取文件的主要接口是 kernel_read，该函数从已打开的文件中读取数据。

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

• file：文件结构指针。
• buf：读取数据的缓冲区。
• count：读取的字节数。
• pos：文件偏移量指针。

loff_t pos = 0;
char buf[128];
ssize_t ret = kernel_read(file, buf, sizeof(buf), &pos);
if (ret >= 0) {
    printk("Read %zd bytes from file\n", ret);
} else {
    printk("Failed to read from file\n");
}

3 写文件

写入文件可以使用 kernel_write 接口，该函数将数据写入到文件中。

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

• file：文件结构指针。
• buf：要写入的数据缓冲区。
• count：要写入的字节数。
• pos：文件偏移量指针。

loff_t pos = 0;
const char *data = "Hello, kernel!";
ssize_t ret = kernel_write(file, data, strlen(data), &pos);
if (ret >= 0) {
    printk("Wrote %zd bytes to file\n", ret);
} else {
    printk("Failed to write to file\n");
}

4 同步文件

为了确保文件写入磁盘，可以使用 vfs_fsync 来同步文件数据。

int vfs_fsync(struct file *file, int datasync);

• file：文件结构指针。
• datasync：如果为 1，只同步文件数据；如果为 0，则同步所有文件元数据和数据。

5 关闭文件

int filp_close(struct file *filp, fl_owner_t id);

filp_close(file, NULL);

6 获取和设置文件偏移

文件的读写偏移量可以通过 vfs_llseek 函数来获取和设置。

loff_t vfs_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence);

• file：文件结构指针。
• offset：偏移量。
• whence：基准位置，如 SEEK_SET、SEEK_CUR、SEEK_END。

loff_t new_pos;
new_pos = vfs_llseek(file, 0, SEEK_END); // 移动到文件末尾

在旧版本的 Linux 内核中，内核与用户态之间的内存空间隔离机制要求在进行文件读写时使用 get_fs() 和 set_fs() 函数来切换内存访问权限。这些函数将内核代码的内存访问限制临时解除，允许访问用户态内存地址。

但是，在现代的 Linux 内核（从 5.10 版本起），已经废除了这种方式，内核提供的 kernel_read 和 kernel_write 等接口不再需要 get_fs 和 set_fs 的切换。这些 API 只在内核空间中工作，不再涉及用户空间的内存访问，因此没有了跨空间访问的风险，开发者不需要手动进行切换保护。

特别说明：

本文转载自：https://blog.csdn.net/sz66cm/article/details/142653909