Linux核心proc檔案系統的冰山一角－－源自對/proc/net/dev檔案中各網卡參數的疑問

最近在調試網卡驅動時一直對/proc/net/dev 檔案中各網卡參數是如何得來的有很大的疑問。
insmod 乙太網路卡驅動後，cat
/proc/net/dev
可以看到多了eth0的資訊。開始，一直以為是驅動的代碼調用某個寫/proc檔案的函數，從而把eth0的資訊寫到/proc/net/dev檔案裡。
可是反覆看代碼也沒有發現相關的函數。今天突然想先拿/proc/interrupt
來分析一下，看了看linux-2.6.28的代碼，就有了這篇《Linux核心proc檔案系統的冰山一角－－源自/proc/net/dev檔案中各網卡參數的疑問》。

（一）先分析/proc/interrupts

linux-2.6.28/arch/arm/kernel/irq.c --> show_interrupt()

在linux-2.6.28/fs/proc/interrupt.c
module_init(proc_interrupts_init);
|
-->proc_interrupts_init()
|
--> proc_create("interrupts", 0, NULL, &proc_interrupts_operations); /*參數NULL說明是在/proc 目錄下建立
名字為interrupts的檔案。 */

一位偉大的程式員說過 -- "代碼就是最好的文檔". (黃金必殺句)
static const struct file_operations proc_interrupts_operations = {
.open = interrupts_open,
...
};

static int interrupts_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return seq_open(filp, &int_seq_ops);
}

static const struct seq_operations int_seq_ops = {
...
.show = show_interrupts
};

linux-2.6.28/arch/arm/kernel/irq.c
show_interrupts()
{
...
for_each_present_cpu(cpu) {
sprintf(cpuname, "CPU%d", cpu);
seq_printf(p, " %10s", cpuname);
}
...
seq_printf(p, "%3d: ", i);
for_each_present_cpu(cpu)
seq_printf(p, "%10u ", kstat_cpu(cpu).irqs[i]);
seq_printf(p, " %10s", irq_desc[i].chip->name ? : "-");
seq_printf(p, " %s", action->name);
for (action = action->next; action; action = action->next)
seq_printf(p, ", %s", action->name);
...
}

在這裡如果能夠想到irq_desc[]這個全域的結構數組, 就都明白了。

下面是一個實際運行 cat /proc/interrupts 的結果
CPU0
8: 2 GPIO-l eth0
11: 0 SC pxa25x_udc
14: 404 SC AC97
22: 43 SC FFUART
25: 0 SC DMA
26: 19388 SC ost0
67: 0 GPIO UCB1400
Err: 0

（二）再來看看/proc/net/dev

直接看代碼吧，linux-2.6.28/net/core/dev.c

static int __net_init dev_proc_net_init(struct net *net)
{
...
if (!proc_net_fops_create(net, "dev", S_IRUGO, &dev_seq_fops))
goto out;
...
}

static int dev_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
return seq_open_net(inode, file, &dev_seq_ops,
sizeof(struct seq_net_private));
}

static const struct file_operations dev_seq_fops = {
...
.open = dev_seq_open,
...
};

static int dev_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
return seq_open_net(inode, file, &dev_seq_ops,
sizeof(struct seq_net_private));
}

static const struct seq_operations dev_seq_ops = {
...
.next = dev_seq_next,
...
.show = dev_seq_show,
};

/*
* Called from the PROCfs module. This now uses the new arbitrary sized
* /proc/net interface to create /proc/net/dev
*/
static int dev_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
{
if (v == SEQ_START_TOKEN)
seq_puts(seq, "Inter-| Receive "
" | Transmit/n"
" face |bytes packets errs drop fifo frame "
"compressed multicast|bytes packets errs "
"drop fifo colls carrier compressed/n");
else
dev_seq_printf_stats(seq, v);
return 0;
}

static void dev_seq_printf_stats(struct seq_file *seq, struct net_device *dev)
{
struct net_device_stats *stats = dev->get_stats(dev);

seq_printf(seq, "%6s:%8lu %7lu %4lu %4lu %4lu %5lu %10lu %9lu "
"%8lu %7lu %4lu %4lu %4lu %5lu %7lu %10lu/n",
dev->name, stats->rx_bytes, stats->rx_packets,
stats->rx_errors,
stats->rx_dropped + stats->rx_missed_errors,
stats->rx_fifo_errors,
stats->rx_length_errors + stats->rx_over_errors +
stats->rx_crc_errors + stats->rx_frame_errors,
stats->rx_compressed, stats->multicast,
stats->tx_bytes, stats->tx_packets,
stats->tx_errors, stats->tx_dropped,
stats->tx_fifo_errors, stats->collisions,
stats->tx_carrier_errors +
stats->tx_aborted_errors +
stats->tx_window_errors +
stats->tx_heartbeat_errors,
stats->tx_compressed);
}

void *dev_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
{
struct net *net = seq_file_net(seq);
++*pos;
return v == SEQ_START_TOKEN ?
first_net_device(net) : next_net_device((struct net_device *)v);
}

下面是一個實際運行 cat /proc/net/dev 的結果
Inter-|Receive Transmit
face |bytes packets errs drop fifo frame compressed multicast|bytes packets errs drop fifo colls carrier compressed
lo:16200 185 0 0 0 0 0 0 16200 185 0 0 0 0 0 0
eth0:13817124 13810 0 0 0 0 0 0 3416037 13030 0 0 0 0 0 0
"%6s: %8lu %7lu %4lu %4lu %4lu %5lu %10lu %9lu " "%8lu %7lu %4lu %4lu %4lu %5lu %7lu %10lu/n",
17個參數完全符合上了。 這裡需要指出的是Linux的網卡裝置是由linux的鏈表管理的，dev_seq_next的作用就不言而喻了。

真是無語了，貼了一堆代碼。不過最起碼還有點代碼，要不然豈不成了無code（哈哈哈，多麼天真無邪的笑聲）。

認
真想一下，突然醒悟了，“驅動的代碼調用某個寫/proc檔案的函數把eth0的資訊寫到/proc/net/dev檔案”的想法是不正確的，起碼沒有深
刻的理解Linux下檔案的含義。Linux 的vfs 裡各檔案的讀寫等操作可以有不同的實現, 而上述的幾個/proc
檔案都沒有write的實現，這就是從驅動的角度來跟蹤核心代碼沒有收穫的原因了，因為根本就沒有去寫/proc/net/dev這個檔案，自然找不到向
/proc/net/dev添加eth0內容的函數了。
但是為什麼cat
/proc/net/dev的內容出現了變化呢？先說個看似不相關的話，魔術師大衛.科波菲爾的“消失自由女神像”是真的把自由女神像移走了嗎？當然沒
有，但是他給觀眾show出的景象裡自由女神像是不存在的，觀眾就認為自由女神像消失了。Linux的vfs就魔術師一樣，/proc的那些檔案的操作函
數很特殊，不需要直接對/proc檔案的內容進行寫操作來新增內容，就能用充滿魔力的show函數來給使用者提供資訊。