Linux seq_printf輸出內容不完整的問題

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Linux seq_printf輸出內容不完整的問題 寫在前面的話：這是多年前在項目中遇到的問題，作為博客的開篇之作，有不足之處，請各位大俠斧正！謝謝！ seq_file介面介紹 有許多種方法能夠實現設備驅動（或其它內核組件）提供信息給用戶或系統管理員。一個有用的技術是在debugfs，/proc或 ...


Linux seq_printf輸出內容不完整的問題

 寫在前面的話：這是多年前在項目中遇到的問題，作為博客的開篇之作，有不足之處，請各位大俠斧正！謝謝！

seq_file介面介紹

　　有許多種方法能夠實現設備驅動（或其它內核組件）提供信息給用戶或系統管理員。一個有用的技術是在debugfs，/proc或其他地方創建虛擬文件。虛擬文件能夠提供容易獲取的人類可讀的輸出，而且並不需要任何特殊的工具軟體，他們能夠減輕腳本作者的工作。

　　seq_file介面就是其中一個能夠為內核模塊提供信息給用戶或管理員的介面，它通過在/proc目錄下創建虛擬文件，提供相關內核模塊的用戶介面。

struct seq_operations 結構體

　　struct seq_operations提供了seq_file文件的迭代操作介面。其中：

　　start用於起始訪問時文件的初始化工作，並返回一個鏈接（迭代）對象，或者SEQ_START_TOKEN（表示所有迴圈的開始）；

　　stop用於文件訪問結束時的清理工作，這裡文件訪問結束表示所有鏈接對象遍歷完畢；

　　next用於在遍歷中尋找下一個鏈接對象；

　　show用於對遍歷對象的操作，主要調用seq_printf和seq_puts等函數，列印這個對象節點的信息。

struct seq_operations {

　　void * (*start) (struct seq_file *m, loff_t *pos);

　　void (*stop) (struct seq_file *m, void *v);

　　void * (*next) (struct seq_file *m, void *v, loff_t *pos);

　　int (*show) (struct seq_file *m, void *v);

}；

內核模塊struct seq_operations結構體定義

在自研內核模塊中，skb_status_seq_ops實現當前skb使用狀態的列印，其定義如下：

static const struct seq_operations skb_status_seq_ops = {

　　.start = xxxdriver_seq_start,

　　.next  = xxxdriver_seq_next,

　　.stop  = xxxdriver_seq_stop,

　　.show  = skb_status_seq_show,

};

xxxdriver_seq_start：開始遍歷xxxdriver_dev_list的初始化工作；

xxxdriver_seq_next：遍歷xxxdriver_dev_list時返回一個xxxdriver鏈接對象；

xxxdriver_seq_stop：遍歷xxxdriver_dev_list完成時，做清理工作；

skb_status_seq_show：輸出遍歷對象的一些信息。

 

在skb_status_seq_show函數中，通過seq_printf函數實現信息的列印，其實現如下：

static int skb_status_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)

{

　　if (v == SEQ_START_TOKEN)

　　{

    　　　seq_printf(seq, "%s", "skb status info start:\n");

      　　 skbstatusflag = 1;

　　}

　　else

　　{

　　　　skb_status_seq_printf_stats(seq, v);

　　}

　　return 0;

}

　　在調用xxxdriver_seq_start函數後，返回SEQ_START_TOKEN，首先輸出一行信息：“skb status info start:”。在遍歷xxxdriver_dev_list鏈接對象過程中，調用skb_status_seq_printf_stats函數，輸出實際的skb狀態信息。

　　skb_status_seq_printf_stats函數列印的信息：xxxdriver在每個cpu上使用預分配skb的情況，包括預分配skb總數，空閑skb數目，已占用skb數目，skb為空的數目等等。

故障說明

　　為了調試xxxdriver驅動，新增了skb_status_seq_show輸出內容，不幸的是，該功能不能顯示全部信息了，只顯示了“skb status info start:”信息。

　　查看seq_printf函數的實現：

int seq_printf(struct seq_file *m, const char *f, ...)

{

　　va_list args;

　　int len;

　　if (m->count < m->size) {

　　　　va_start(args, f);

　　　　len = vsnprintf(m->buf + m->count, m->size - m->count, f, args);

　　　　va_end(args);

　　　　if (m->count + len < m->size) {

　　　　m->count += len;

　　　　return 0;

　　}

}

m->count = m->size;

return -1;

}

　　發現seq_printf函數能否繼續填充數據，需要判斷當前seq_file緩衝區是否還有空間可供使用。於是在xxxdriver skb_status_seq_printf_stats函數中列印seq->count和seq->size的值，發現size大小為4096，而count值在填充完所有信息之前，已經到達4096位元組。想當然認為是由於seq_file緩衝區限制導致不能輸出全部信息。

seq_file文件輸出流程：

在xxxdriver中，seq_flle文件指定的文件操作介面如下：

static const struct file_operations skb_status_seq_fops = {

　　.owner  = THIS_MODULE,

　　.open    = skb_status_seq_open,

　　.read    = seq_read,

　　.llseek  = seq_lseek,

　　.release = seq_release,

};

seq_read函數定義如下：

ssize_t seq_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)

{

　　struct seq_file *m = file->private_data;

　　size_t copied = 0;

　　loff_t pos;

　　size_t n;

　　void *p;

　　int err = 0;

 

　　mutex_lock(&m->lock);

　　/* Don't assume *ppos is where we left it */

　　if (unlikely(*ppos != m->read_pos)) {

　　　　m->read_pos = *ppos;

　　　　while ((err = traverse(m, *ppos)) == -EAGAIN);

　　　　if (err) {

　　　　　　/* With prejudice... */

　　　　　　m->read_pos = 0;

　　　　　　m->version = 0;

　　　　　　m->index = 0;

　　　　　　m->count = 0;

　　　　　　goto Done;

　　　　}

　　}

 

　　/*

 　　* seq_file->op->..m_start/m_stop/m_next may do special actions

　　 * or optimisations based on the file->f_version, so we want to

　　 * pass the file->f_version to those methods.

　　 *

　　 * seq_file->version is just copy of f_version, and seq_file

　　 * methods can treat it simply as file version.

　　 * It is copied in first and copied out after all operations.

　　 * It is convenient to have it as  part of structure to avoid the

　　 * need of passing another argument to all the seq_file methods.

　　 */

　　m->version = file->f_version;

　　/* grab buffer if we didn't have one */

　　   /* 初始化seq_file 的buf大小為一個page，即4096位元組 */

　　if (!m->buf) {

　　　　m->buf = kmalloc(m->size = PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);

　　　　if (!m->buf)

　　　　　　goto Enomem;

　　}

　　/* if not empty - flush it first */

　　   /* 如果緩衝區有數據，先輸出 */

　　if (m->count) {

　　　　n = min(m->count, size);

　　　　err = copy_to_user(buf, m->buf + m->from, n);

　　　　if (err)

　　　　　　goto Efault;

　　　　m->count -= n;

　　　　m->from += n;

　　　　size -= n;

　　　　buf += n;

　　　　copied += n;

　　　　if (!m->count)

　　　　　　m->index++;

　　　　if (!size)

　　　　　　goto Done;

　　}

　　/* we need at least one record in buffer */

　　pos = m->index;

  　/* 對應於xxxdriver_seq_start函數，開始掃描驅動鏈接的對象 */

　　p = m->op->start(m, &pos);

　　while (1) {

　　　　err = PTR_ERR(p);

　　　　if (!p || IS_ERR(p))

　　　　　　break;

　　　　err = m->op->show(m, p); /*對應於xxxdriver_seq_show函數*/

　　　　 /* xxxdriver 會存放字元串：“skb status info start:” */

　　　　if (err < 0)

　　　　　　break;

　　　　if (unlikely(err))

　　　　　　m->count = 0;

　　　　/* 如果沒有輸出，則查找下一個鏈接對象 */

　　　　if (unlikely(!m->count)) {

　　　　　　/*對應於xxxdriver_seq_next函數*/

　　　　　　p = m->op->next(m, p, &pos); 

　　　　　　m->index = pos;

　　　　　　continue;

　　　　}

　　　　/* 如果輸出內容小於當前buf大小，則走填充數據流程 */

　　　　/* xxxdriver skb_status_seq_show 輸出第一行數據後，會跳轉到Fill，去填充數據到用戶層，此時m->size為4096位元組 */

　　　　if (m->count < m->size)

　　　　　　goto Fill;

　　　　/* 如果我們一次性輸出內容大於當前seq_file->size，還有機會擴大緩衝區大小，重新輸出 */

　　　　m->op->stop(m, p); /*對應於xxxdriver_seq_stop函數 */

　　　　kfree(m->buf);

　　　　/* 如果輸出內容大於當前buf大小，則擴展當前buf大小 */

　　　　m->buf = kmalloc(m->size <<= 1, GFP_KERNEL);

　　　　if (!m->buf)

　　　　　　goto Enomem;

　　　　m->count = 0;

　　　　m->version = 0;

　　　　pos = m->index;

　　　　p = m->op->start(m, &pos); /* 重新開始掃描鏈接對象 */

　　}

　　m->op->stop(m, p); /* 結束掃描鏈接對象 */

　　m->count = 0;

　　goto Done;

 

Fill:

　　/* they want more? let's try to get some more */

 　　  /* 如果當前緩衝區數據小於要讀取的數據，繼續獲取新數據 */

　　while (m->count < size) {

　　　　size_t offs = m->count;

　　　　loff_t next = pos;

　　　　p = m->op->next(m, p, &next); /* 獲取下一個鏈接對象 */

　　　　/* 鏈接對象為空（鏈接末尾），或者有錯 */

　　　　if (!p || IS_ERR(p)) { 

　　　　　　err = PTR_ERR(p);

　　　　　　break;

　　　　}

　　　　/* 在m->size為4096位元組情況下，顯示相關信息

　　　　* 由於函數skb_status_seq_printf_stats里輸出其餘數據大於4096位元組，* 則數據被截斷。offs的值為輸出第一行“skb status info start:”的長度 */

　　　　err = m->op->show(m, p); /* 顯示相關數據 */

　　　　if (m->count == m->size || err) { /* 已經填滿緩衝區或出錯 */

　　　　　　m->count = offs;

　　　　　　if (likely(err <= 0))

　　　　　　　　break;

　　　　}

　　　　pos = next;

　　}

　　m->op->stop(m, p);

　　/* 對於我們的問題，只copy第一行輸出 */

　　n = min(m->count, size);

　　err = copy_to_user(buf, m->buf, n); /* 拷貝數據到用戶層 */

　　if (err)

　　　　goto Efault;

　　copied += n;

　　m->count -= n;

　　if (m->count)

　　　　m->from = n;

　　else

　　　　pos++;

　　m->index = pos;

Done:

　　if (!copied)

　　　　copied = err;

　　else {

　　　　*ppos += copied;

　　　　m->read_pos += copied;

　　}

　　file->f_version = m->version;

　　mutex_unlock(&m->lock);

　　return copied;

Enomem:

　　err = -ENOMEM;

　　goto Done;

Efault:

　　err = -EFAULT;

　　goto Done;

}

 

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