用户与内核空间数据交换的方法之一：sysctl

sysctl是一种用户运用来设置和取得运转时内核的装备参数的一种有用方法，经过这种方法，用户运用能够在内核运转的任何时刻来改动内核的装备参数，也能够在任何时候取得内核的装备参数，一般，内核的这些装备参数也出现在proc文件体系的/proc/sys目录下，用户运用能够直接经过这个目录下的文件来完成内核装备的读写操作，例如，用户能够经过

cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

来得知内核IP层是否答应转发IP包，用户能够经过

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

把内核 IP 层设置为答应转发 IP 包，即把该机器装备成一个路由器或网关。 一般地，一切的 Linux 发布也供给了一个体系东西 sysctl，它能够设置和读取内核的装备参数，可是该东西依赖于 proc 文件体系，为了运用该东西，内核有必要支撑 proc 文件体系。下面是运用 sysctl 东西来获取和设置内核装备参数的比如：

# sysctl net.ipv4.ip_forward
net.ipv4.ip_forward = 0
# sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv4.ip_forward = 1
# sysctl net.ipv4.ip_forward
net.ipv4.ip_forward = 1

留意，参数 net.ipv4.ip_forward 实践被转换到对应的 proc 文件/proc/sys/net/ipv4/ip_forward，选项 -w 表明设置该内核装备参数，没有选项表明读内核装备参数，用户能够运用 sysctl -a 来读取一切的内核装备参数，对应更多的 sysctl 东西的信息，请参考手册页 sysctl(8)。

可是 proc 文件体系对 sysctl 不是有必要的，在没有 proc 文件体系的情况下，依然能够，这时需求运用内核供给的体系调用 sysctl 来完成对内核装备参数的设置和读取。

在源代码中给出了一个实践比如程序，它阐明了如安在内核和用户态运用sysctl。头文件 sysctl-exam.h 界说了 sysctl 条目 ID，用户态运用和内核模块需求这些 ID 来操作和注册 sysctl 条目。内核模块在文件 sysctl-exam-kern.c 中完成，在该内核模块中，每一个 sysctl 条目对应一个 struct ctl_table 结构，该结构界说了要注册的 sysctl 条目的 ID(字段 ctl_name)，在 proc 下的称号（字段procname），对应的内核变量（字段data，留意该该字段的赋值有必要是指针），条目答应的最大长度（字段maxlen，它首要用于字符串内核变量，以便在对该条目设置时，对超越该最大长度的字符串截掉后边超长的部分），条目在proc文件体系下的拜访权限（字段mode），在经过 proc设置时的处理函数（字段proc_handler，关于整型内核变量，应当设置为&proc_dointvec，而关于字符串内核变量，则设置为 &proc_dostring），字符串处理战略（字段strategy，一般这是为&sysctl_string）。

sysctl 条目能够是目录，此刻 mode 字段应当设置为 0555，不然经过 sysctl 体系调用将无法拜访它下面的 sysctl 条目，child 则指向该目录条目下面的一切条目，关于在同一目录下的多个条目，不用逐个注册，用户能够把它们组织成一个 struct ctl_table 类型的数组，然后一次注册就能够，但此刻有必要把数组的最终一个结构设置为NULL，即
{
        .ctl_name = 0
}

注册sysctl条目运用函数register_sysctl_table(struct ctl_table *, int)，第一个参数为界说的struct ctl_table结构的sysctl条目或条目数组指针，第二个参数为刺进到sysctl条目表中的方位，假如刺进到结尾，应当为0，假如刺进到最初，则为非0。内核把一切的sysctl条目都组织成sysctl表。

当模块卸载时，需求运用函数unregister_sysctl_table(struct ctl_table_header *)解注册经过函数register_sysctl_table注册的sysctl条目，函数register_sysctl_table在调用成功时返 回结构struct ctl_table_header，它便是sysctl表的表头，解注册函数运用它来卸载相应的sysctl条目。 用户态运用sysctl-exam-user.c经过sysctl体系调用来检查和设置前面内核模块注册的sysctl条目（当然假如用户的体系内核现已支撑proc文件体系，能够直接运用文件操作运用如cat, echo等直接检查和设置这些sysctl条目）。

下面是作者运转该模块与运用的输出成果示例：

# insmod ./sysctl-exam-kern.ko
# cat /proc/sys/mysysctl/myint
0
# cat /proc/sys/mysysctl/mystring
# ./sysctl-exam-user
mysysctl.myint = 0
mysysctl.mystring = “”
# ./sysctl-exam-user 100 “Hello, World”
old value: mysysctl.myint = 0
new value: mysysctl.myint = 100
old vale: mysysctl.mystring = “”
new value: mysysctl.mystring = “Hello, World”
# cat /proc/sys/mysysctl/myint
100
# cat /proc/sys/mysysctl/mystring
Hello, World
#

示例：

头文件：sysctl-exam.h：

//header: sysctl-exam.h
#ifndef _SYSCTL_EXAM_H
#define _SYSCTL_EXAM_H
#include

#define MY_ROOT (CTL_CPU + 10)
#define MY_MAX_SIZE 256

enum {
MY_INT_EXAM = 1,
MY_STRING_EXAM = 2,
};
#endif

内核模块代码  sysctl-exam-kern.c：

//kernel module: sysctl-exam-kern.c
#include #include #include #include “sysctl-exam.h”

static char mystring[256];
staTIc int myint;

staTIc struct ctl_table my_sysctl_exam[] = {
{
.ctl_name = MY_INT_EXAM,
.procname = “myint”,
.data = &myint,
.maxlen = sizeof(int),
.mode = 0666,
.proc_handler = &proc_dointvec,
},
{
.ctl_name = MY_STRING_EXAM,
.procname = “mystring”,
.data = mystring,
.maxlen = MY_MAX_SIZE,
.mode = 0666,
.proc_handler = &proc_dostring,
.strategy = &sysctl_string,
}，
{
.ctl_name = 0
}
};

staTIc struct ctl_table my_root = {
.ctl_name = MY_ROOT,
.procname = “mysysctl”,
.mode = 0555,
.child = my_sysctl_exam,
};

staTIc struct ctl_table_header * my_ctl_header;

static int __init sysctl_exam_init(void)
{
my_ctl_header = register_sysctl_table(&my_root, 0);

return 0;
}

static void __exit sysctl_exam_exit(void)
{
unregister_sysctl_table(my_ctl_header);
}

module_init(sysctl_exam_init);
module_exit(sysctl_exam_exit);
MODULE_LICENSE(“GPL”);

用户程序 sysctl-exam-user.c：

//application: sysctl-exam-user.c
#include #include #include #include “sysctl-exam.h”
#include
#include

_syscall1(int, _sysctl, struct __sysctl_args *, args);

int sysctl(int *name, int nlen, void *oldval, size_t *oldlenp, void *newval, size_t newlen)
{
struct __sysctl_args args={name,nlen,oldval,oldlenp,newval,newlen};
return _sysctl(&args);
}

#define SIZE(x) sizeof(x)/sizeof(x[0])
#define OSNAMESZ 100

int oldmyint;
int oldmyintlen;

int newmyint;
int newmyintlen;

char oldmystring[MY_MAX_SIZE];
int oldmystringlen;

char newmystring[MY_MAX_SIZE];
int newmystringlen;

int myintctl[] = {MY_ROOT, MY_INT_EXAM};
int mystringctl[] = {MY_ROOT, MY_STRING_EXAM};

int main(int argc, char ** argv)
{
if (argc < 2)
{
oldmyintlen = sizeof(int);
if (sysctl(myintctl, SIZE(myintctl), &oldmyint, &oldmyintlen, 0, 0)) {
perror(“sysctl”);
exit(-1);
}
else {
printf(“mysysctl.myint = %d\n”, oldmyint);
}

oldmystringlen = MY_MAX_SIZE;
if (sysctl(mystringctl, SIZE(mystringctl), oldmystring, &oldmystringlen, 0, 0)) {
perror(“sysctl”);
exit(-1);
}
else {
printf(“mysysctl.mystring = \”%s\”\n”, oldmystring);
}
}
else if (argc != 3)
{
printf(“Usage:\n”);
printf(“\tsysctl-exam-user\n”);
printf(“Or\n”);
printf(“\tsysctl-exam-user aint astring\n”);
}
else
{
newmyint = atoi(argv[1]);
newmyintlen = sizeof(int);
oldmyintlen = sizeof(int);

strcpy(newmystring, argv[2]);
newmystringlen = strlen(newmystring);
oldmystringlen = MY_MAX_SIZE;

if (sysctl(myintctl, SIZE(myintctl), &oldmyint, &oldmyintlen, &newmyint, newmyintlen)) {
perror(“sysctl”);
exit(-1);
}
else {
printf(“old value: mysysctl.myint = %d\n”, oldmyint);
printf(“new value: mysysctl.myint = %d\n”, newmyint);
}

if (sysctl(mystringctl, SIZE(mystringctl), oldmystring, &oldmystringlen, newmystring, newmystringlen))

{
perror(“sysctl”);
exit(-1);
}
else {
printf(“old vale: mysysctl.mystring = \”%s\”\n”, oldmystring);
printf(“new value: mysysctl.mystring = \”%s\”\n”, newmystring);
}
}

exit(0);
}