Linux内核proc文件系统的冰山一角 源自对/proc/net/dev文件中各网卡参数的疑问

最近在调试网卡驱动时一直对/proc/net/dev 文件中各网卡参数是如何得来的有很大的疑问。
insmod 以太网卡驱动后，cat /proc/net/dev 可以看到多了eth0的信息。开始，一直以为是驱动的代码调用某个写/proc文件的函数，从而把eth0的信息写到/proc/net/dev文件里。 可是反复看代码也没有发现相关的函数。今天突然想先拿/proc/interrupt 来分析一下，看了看linux-2.6.28的代码，就有了这篇《Linux内核proc文件系统的冰山一角－－源自/proc/net/dev文件中各网卡参数的疑问》。

（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); /*参数NULL说明是在/proc 目录下创建
名字为interrupts的文件。 */

一位伟大的程序员说过 -- "代码就是最好的文档". (黄金必杀句)
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);
...
}

在这里如果能够想到irq_desc[]这个全局的结构数组, 就都明白了。

下面是一个实际运行 cat /proc/interrupts 的结果
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）再来看看/proc/net/dev

直接看代码吧，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);
}

下面是一个实际运行 cat /proc/net/dev 的结果
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个参数完全匹配上了。 这里需要指出的是Linux的网卡设备是由linux的链表管理的，dev_seq_next的作用就不言而喻了。



真是无语了，贴了一堆代码。不过最起码还有点代码，要不然岂不成了无code（哈哈哈，多么天真无邪的笑声）。


认 真想一下，突然醒悟了，“驱动的代码调用某个写/proc文件的函数把eth0的信息写到/proc/net/dev文件”的想法是不正确的，起码没有深 刻的理解Linux下文件的含义。Linux 的vfs 里各文件的读写等操作可以有不同的实现, 而上述的几个/proc 文件都没有write的实现，这就是从驱动的角度来跟踪内核代码没有收获的原因了，因为根本就没有去写/proc/net/dev这个文件，自然找不到向 /proc/net/dev添加eth0内容的函数了。
但是为什么cat /proc/net/dev的内容出现了变化呢？先说个看似不相关的话，魔术师大卫.科波菲尔的“消失自由女神像”是真的把自由女神像移走了吗？当然没 有，但是他给观众show出的景象里自由女神像是不存在的，观众就认为自由女神像消失了。Linux的vfs就魔术师一样，/proc的那些文件的操作函 数很特殊，不需要直接对/proc文件的内容进行写操作来添加内容，就能用充满魔力的show函数来给用户提供信息。