学会使用Linux 文件系统：procfs, sysfs, debugfs
1前言
内核中有三个常用的伪文件系统：procfs，debugfs和sysfs。
procfs — the proc filesystem is a pseudo-filesystem which provides an interface to kernel data structures.
sysfs —thefilesystem for exporting kernel objects.
debugfs — debugfs exists as a simple way for kernel developers to make information available to user space.
它们都用于linux内核和用户空间的数据交换，但是适用的场景有所差异：
procfs 历史最早，最初就是用来跟内核交互的唯一方式，用来获取处理器、内存、设备驱动、进程等各种信息。
sysfs 跟 kobject 框架紧密联系，而 kobject 是为设备驱动模型而存在的，所以 sysfs 是为设备驱动服务的。
debugfs 从名字来看就是为debug而生，所以更加灵活。
它们仨的挂载方式类似，做个实验：
$ sudo mkdir/tmp/{proc,sys,debug}
$ sudo mount-t proc nondev/tmp/proc/
$ sudo mount-t sys nondev/tmp/sys/
$ sudo mount-t debugfs nondev/tmp/debug/
不过，默认情况下，它们分别挂载在/proc，/sys/，/sys/kernel/debug/。
下面简单介绍这三个文件系统的用法。在介绍之前，请记下他们的官方文档：
procfs — documentation/filesystems/proc.txt
sysfs — documentation/filesystems/sysfs.txt
debugfs — documentation/filesystems/debugfs.txt
2debugfs
api说明
structdentry*debugfs_create_dir(constchar*name,structdentry*parent)
structdentry*debugfs_create_file(constchar*name,umode_tmode,
structdentry*parent,void*data,
conststructfile_operations*fops)
参考实例
drivers/base/power/wakeup.c:
/**
* wakeup_sources_stats_show - print wakeup sources statistics information.
* @m: seq_file to print the statistics into.
*/
staticintwakeup_sources_stats_show(structseq_file*m,void*unused)
{
structwakeup_source*ws;
seq_puts(m,name active_count event_count wakeup_count
expire_count active_since total_time max_time
last_change prevent_suspend_time);
rcu_read_lock();
list_for_each_entry_rcu(ws,&wakeup_sources,entry)
print_wakeup_source_stats(m,ws);
rcu_read_unlock();
return0;
}
staticintwakeup_sources_stats_open(structinode*inode,structfile*file)
{
returnsingle_open(file,wakeup_sources_stats_show,null);
}
staticconststructfile_operations wakeup_sources_stats_fops={
.owner=this_module,
.open=wakeup_sources_stats_open,
.read=seq_read,
.llseek=seq_lseek,
.release=single_release,
};
staticint__init wakeup_sources_debugfs_init(void)
{
wakeup_sources_stats_dentry=debugfs_create_file(wakeup_sources,
s_irugo,null,null,&wakeup_sources_stats_fops);
return0;
}
创建完的接口
/sys/kernel/debug/wakup_sources
给接口添加多级目录
上述接口直接创建在debugfs根目录（/sys/kernel/debug）下，所以debugfs_create_file的parent参数被设置成了null，如果要加一级目录，则可以先用debugfs_create_dir创建一级目录，例如，要创建：/sys/kernel/debug/power/wakeup_sources的话，则需要：
structdentry*power;
interr=-enomem;
power=debugfs_create_dir(clock,null);
if(!power)
returnerr;
wakeup_sources_stats_dentry=debugfs_create_file(wakeup_sources,
s_irugo,power,null,&wakeup_sources_stats_fops);
3procfs
proc_mkdir用法跟debugfs_create_dir几无差异。
api说明
staticinlinestructproc_dir_entry*proc_mkdir(constchar*name,structproc_dir_entry*parent)
staticinlinestructproc_dir_entry*proc_create(constchar*name,umode_tmode,
structproc_dir_entry*parent,conststructfile_operations*proc_fops)
参考实例
在上面例子的基础上，可以添加如下语句：
staticint__init wakeup_sources_debugfs_init(void)
{
proc_create(wakelocks,s_ifreg|s_irugo,null,&wakeup_sources_stats_fops);
return0;
}
创建后的接口
/proc/wakelocks
给接口添加多级目录
这样创建的接口用起来跟/sys/kernel/debug/wakeup_sources没有任何差异，类似地，如果要加一级目录，例如/proc/power/wakelocks，则可以：
structproc_dir_entry*power;
interr=-enomem;
power=proc_mkdir(power,null);
if(!power)
returnerr;
proc_create(wakelocks,s_ifreg|s_irugo,power,&wakeup_sources_stats_fops);
4sysfs
在sysfs中，有另外一个常见用法，那就是在一个 kobject 对应的目录下创建一个符号（属性文件）指向另外一个 kobject 对应的目录，通常这个是为了方便记忆和访问。这个api是sysfs_create_link。
这种创建符号链接方法其实有一个很特殊的实例，那就是在驱动模型里头，有一个class的概念，它把挂在不同总线上，但是实现类似功能的设备进行归类，比如说input类，backlight类等。
如果设备属于一个现存的类，比如backlight，那么可以用backlight_device_register创建，如果是i2c设备，会先在i2c下创建sysfs访问节点，并创建一个符号链接到backlight类所属的目录下。
当然，如果没有找到设备能挂的直观的类，也可以用class_create创建类，设备类通常会有一组默认的设备操作接口，例如backlight类有bl_device_attributes，如果要创建更多的设备特定的节点，可以用device_create_file或者device_add_groups创建节点或者节点群。
api说明
structkobject*kobject_create_and_add(constchar*name,structkobject*parent)
intsysfs_create_file(structkobject*kobj,conststructattribute*attr)
staticinlineintsysfs_create_link(structkobject*kobj,structkobject*target,constchar*name)
intdevice_create_file(structdevice*dev,conststructdevice_attribute*attr)
参考实例
在/sys/power下创建一个 wakelocks 节点，用于读/写一个字符串。
staticchartest_str[11];
staticssize_tshow_wakelocks(structkobject*kobj,structattribute*attr,char*buf)
{
intret;
ret=snprintf(buf,10,%s,test_str);
returnret;
}
staticssize_tstore_wakelocks(structkobject*kobj,structattribute*attr,
constchar*buf,size_tcount)
{
inttmp;
ret=sscanf(buf,%10s,test_str);
if(ret!=1)
return-einval;
returncount;
}
define_one_global_rw(wakelocks);
staticint__init wakelocks_init(void)
{
intret;
ret=sysfs_create_file(power_kobj,&wakelocks.attr);
}
创建后的节点
/sys/power/test_node
给接口添加多级目录
咱们上面其实已经把 test_node 创建在/sys/power目录下，而非根目录/sys下，而参数 power_kobj 为内核已经在kernel/power/main.c创建的kobject对象。
structkobject*power_kobj;
power_kobj=kobject_create_and_add(power,null);
if(!power_kobj)
return-enomem;
5小结
通过比较发现，上述三个文件系统的 api 用法类似，而其中debugfs和procfs几乎有相同的参数，用的主要结构体是struct file_operations，蛮多操作可以用seq_*家族的函数来实现。而sysfs则用到比较简单一些的struct global_attr结构体。对于提供给用户空间的节点，都可以轻松实现读写操作。
在创建目录方面，debugfs和procfs类似，且比较简单。而sysfs要创建一级目录，需要先创建一个 kobject 对象。
为了简化设备模型依据总线创建的访问节点路径，sysfs提供了api用于创建更简易的符号链接，可以创建到自己指定的目录下，也可以用设备类（class）提供的api创建到设备类所属的目录下。
对于sysfs，由于kobject与device的一对一依存关系，也可以直接用device_create_file来创建节点。
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sysfs —thefilesystem for exporting kernel objects.
debugfs — debugfs exists as a simple way for kernel developers to make information available to user space.
它们都用于linux内核和用户空间的数据交换，但是适用的场景有所差异：
procfs 历史最早，最初就是用来跟内核交互的唯一方式，用来获取处理器、内存、设备驱动、进程等各种信息。
sysfs 跟 kobject 框架紧密联系，而 kobject 是为设备驱动模型而存在的，所以 sysfs 是为设备驱动服务的。
debugfs 从名字来看就是为debug而生，所以更加灵活。
它们仨的挂载方式类似，做个实验：
$ sudo mkdir/tmp/{proc,sys,debug}
$ sudo mount-t proc nondev/tmp/proc/
$ sudo mount-t sys nondev/tmp/sys/
$ sudo mount-t debugfs nondev/tmp/debug/
不过，默认情况下，它们分别挂载在/proc，/sys/，/sys/kernel/debug/。
下面简单介绍这三个文件系统的用法。在介绍之前，请记下他们的官方文档：
procfs — documentation/filesystems/proc.txt
sysfs — documentation/filesystems/sysfs.txt
debugfs — documentation/filesystems/debugfs.txt
2debugfs
api说明
structdentry*debugfs_create_dir(constchar*name,structdentry*parent)
structdentry*debugfs_create_file(constchar*name,umode_tmode,
structdentry*parent,void*data,
conststructfile_operations*fops)
参考实例
drivers/base/power/wakeup.c:
/**
* wakeup_sources_stats_show - print wakeup sources statistics information.
* @m: seq_file to print the statistics into.
*/
staticintwakeup_sources_stats_show(structseq_file*m,void*unused)
{
structwakeup_source*ws;
seq_puts(m,name active_count event_count wakeup_count
expire_count active_since total_time max_time
last_change prevent_suspend_time);
rcu_read_lock();
list_for_each_entry_rcu(ws,&wakeup_sources,entry)
print_wakeup_source_stats(m,ws);
rcu_read_unlock();
return0;
}
staticintwakeup_sources_stats_open(structinode*inode,structfile*file)
{
returnsingle_open(file,wakeup_sources_stats_show,null);
}
staticconststructfile_operations wakeup_sources_stats_fops={
.owner=this_module,
.open=wakeup_sources_stats_open,
.read=seq_read,
.llseek=seq_lseek,
.release=single_release,
};
staticint__init wakeup_sources_debugfs_init(void)
{
wakeup_sources_stats_dentry=debugfs_create_file(wakeup_sources,
s_irugo,null,null,&wakeup_sources_stats_fops);
return0;
}
创建完的接口
/sys/kernel/debug/wakup_sources
给接口添加多级目录
上述接口直接创建在debugfs根目录（/sys/kernel/debug）下，所以debugfs_create_file的parent参数被设置成了null，如果要加一级目录，则可以先用debugfs_create_dir创建一级目录，例如，要创建：/sys/kernel/debug/power/wakeup_sources的话，则需要：
structdentry*power;
interr=-enomem;
power=debugfs_create_dir(clock,null);
if(!power)
returnerr;
wakeup_sources_stats_dentry=debugfs_create_file(wakeup_sources,
s_irugo,power,null,&wakeup_sources_stats_fops);
3procfs
proc_mkdir用法跟debugfs_create_dir几无差异。
api说明
staticinlinestructproc_dir_entry*proc_mkdir(constchar*name,structproc_dir_entry*parent)
staticinlinestructproc_dir_entry*proc_create(constchar*name,umode_tmode,
structproc_dir_entry*parent,conststructfile_operations*proc_fops)
参考实例
在上面例子的基础上，可以添加如下语句：
staticint__init wakeup_sources_debugfs_init(void)
{
proc_create(wakelocks,s_ifreg|s_irugo,null,&wakeup_sources_stats_fops);
return0;
}
创建后的接口
/proc/wakelocks
给接口添加多级目录
这样创建的接口用起来跟/sys/kernel/debug/wakeup_sources没有任何差异，类似地，如果要加一级目录，例如/proc/power/wakelocks，则可以：
structproc_dir_entry*power;
interr=-enomem;
power=proc_mkdir(power,null);
if(!power)
returnerr;
proc_create(wakelocks,s_ifreg|s_irugo,power,&wakeup_sources_stats_fops);
4sysfs
在sysfs中，有另外一个常见用法，那就是在一个 kobject 对应的目录下创建一个符号（属性文件）指向另外一个 kobject 对应的目录，通常这个是为了方便记忆和访问。这个api是sysfs_create_link。
这种创建符号链接方法其实有一个很特殊的实例，那就是在驱动模型里头，有一个class的概念，它把挂在不同总线上，但是实现类似功能的设备进行归类，比如说input类，backlight类等。
如果设备属于一个现存的类，比如backlight，那么可以用backlight_device_register创建，如果是i2c设备，会先在i2c下创建sysfs访问节点，并创建一个符号链接到backlight类所属的目录下。
当然，如果没有找到设备能挂的直观的类，也可以用class_create创建类，设备类通常会有一组默认的设备操作接口，例如backlight类有bl_device_attributes，如果要创建更多的设备特定的节点，可以用device_create_file或者device_add_groups创建节点或者节点群。
api说明
structkobject*kobject_create_and_add(constchar*name,structkobject*parent)
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staticinlineintsysfs_create_link(structkobject*kobj,structkobject*target,constchar*name)
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参考实例
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staticchartest_str[11];
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{
intret;
ret=snprintf(buf,10,%s,test_str);
returnret;
}
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constchar*buf,size_tcount)
{
inttmp;
ret=sscanf(buf,%10s,test_str);
if(ret!=1)
return-einval;
returncount;
}
define_one_global_rw(wakelocks);
staticint__init wakelocks_init(void)
{
intret;
ret=sysfs_create_file(power_kobj,&wakelocks.attr);
}
创建后的节点
/sys/power/test_node
给接口添加多级目录
咱们上面其实已经把 test_node 创建在/sys/power目录下，而非根目录/sys下，而参数 power_kobj 为内核已经在kernel/power/main.c创建的kobject对象。
structkobject*power_kobj;
power_kobj=kobject_create_and_add(power,null);
if(!power_kobj)
return-enomem;
5小结
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对于sysfs，由于kobject与device的一对一依存关系，也可以直接用device_create_file来创建节点。
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