用户空间与内核空间数据交换的方式(6)模块参数与sysfs

内核子系统或设备驱动可以直接编译到内核，也可以编译成模块，如果编译到内核，可以使用前一节介绍的方法通过内核启动参数来向它们传递参数，如果编译成模块，则可以通过命令行在插入模块时传递参数，或者在运行时，通过sysfs来设置或读取模块数据。

Sysfs是一个基于内存的文件系统，实际上它基于ramfs，sysfs提供了一种把内核数据结构、它们的属性以及属性与数据结构的联系开放给用户态的方式，它与kobject子系统紧密地结合在一起，因此内核开发者不需要直接使用它，而是内核的各个子系统使用它。用户要想使用 sysfs 读取和设置内核参数，仅需装载 sysfs 就可以通过文件操作应用来读取和设置内核通过 sysfs 开放给用户的各个参数：

# mkdir -p /sysfs

$ mount -t sysfs sysfs /sysfs
 

注意，不要把 sysfs 和 sysctl 混淆，sysctl 是内核的一些控制参数，其目的是方便用户对内核的行为进行控制，而 sysfs 仅仅是把内核的 kobject 对象的层次关系与属性开放给用户查看，因此 sysfs 的绝大部分是只读的，模块作为一个 kobject 也被出口到 sysfs，模块参数则是作为模块属性出口的，内核实现者为模块的使用提供了更灵活的方式，允许用户设置模块参数在 sysfs 的可见性并允许用户在编写模块时设置这些参数在 sysfs 下的访问权限，然后用户就可以通过sysfs 来查看和设置模块参数，从而使得用户能在模块运行时控制模块行为。

对于模块而言，声明为 static 的变量都可以通过命令行来设置，但要想在 sysfs下可见，必须通过宏 module_param 来显式声明，该宏有三个参数，第一个为参数名，即已经定义的变量名，第二个参数则为变量类型，可用的类型有 byte, short, ushort, int, uint, long, ulong, charp 和 bool 或 invbool，分别对应于 c 类型 char, short, unsigned short, int, unsigned int, long, unsigned long, char * 和 int，用户也可以自定义类型 XXX（如果用户自己定义了 param_get_XXX，param_set_XXX 和 param_check_XXX）。该宏的第三个参数用于指定访问权限，如果为 0，该参数将不出现在 sysfs 文件系统中，允许的访问权限为 S_IRUSR， S_IWUSR，S_IRGRP，S_IWGRP，S_IROTH 和 S_IWOTH 的组合，它们分别对应于用户读，用户写，用户组读，用户组写，其他用户读和其他用户写，因此用文件的访问权限设置是一致的。

在源代码中的内核模块 module-param-exam.c 是一个利用模块参数和sysfs来进行用户态与内核态数据交互的例子。该模块有三个参数可以通过命令行设置，下面是作者系统上的运行结果示例：

# insmod ./module-param-exam.ko my_invisible_int=10 my_visible_int=20 mystring="Hello,World"
my_invisible_int = 10
my_visible_int = 20
mystring = 'Hello,World'
# ls /sys/module/module_param_exam/parameters/
mystring  my_visible_int
# cat /sys/module/module_param_exam/parameters/mystring
Hello,World
# cat /sys/module/module_param_exam/parameters/my_visible_int
20
# echo 2000 > /sys/module/module_param_exam/parameters/my_visible_int
# cat /sys/module/module_param_exam/parameters/my_visible_int
2000
# echo "abc" > /sys/module/module_param_exam/parameters/mystring
# cat /sys/module/module_param_exam/parameters/mystring
abc
# rmmod module_param_exam
my_invisible_int = 10
my_visible_int = 2000
mystring = 'abc'

以下为示例源码：

//filename: module-para-exam.c
#include <linux/config.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/stat.h>

static int my_invisible_int = 0;
static int my_visible_int = 0;
static char * mystring = "Hello, World";

module_param(my_invisible_int, int, 0);
MODULE_PARM_DESC(my_invisible_int, "An invisible int under sysfs");
module_param(my_visible_int, int, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH);
MODULE_PARM_DESC(my_visible_int, "An visible int under sysfs");
module_param(mystring, charp, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH);
MODULE_PARM_DESC(mystring, "An visible string under sysfs");

static int __init exam_module_init(void)
{
        printk("my_invisible_int = %d\n", my_invisible_int);
        printk("my_visible_int = %d\n", my_visible_int);
        printk("mystring = '%s'\n", mystring);
        return 0;
}

static void __exit exam_module_exit(void)
{
        printk("my_invisible_int = %d\n", my_invisible_int);
        printk("my_visible_int = %d\n", my_visible_int);
        printk("mystring = '%s'\n", mystring);
}

module_init(exam_module_init);
module_exit(exam_module_exit);

MODULE_AUTHOR("Yang Yi");
MODULE_DESCRIPTION("A module_param example module");
MODULE_LICENSE("GPL");