【OS】实验七：文件系统

许安
911 阅读5分钟

实验七：文件系统

任务1：为 Ext4 文件系统添加扩展属性

文件扩展属性的使用

1、环境准备

为了使用扩展属性，需要安装 libattr：

2、如何查看当前文件系统类型

df -Th

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3、检查当前文件系统是否支持文件扩展属性

（1）用 fdisk -l 查看硬盘及分区信息

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（2）用 tune2fs -l 显示设备的详细信息

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通过检查/dev/vda2文件系统参数中的默认挂载选项“Default mount options”是否有对应内容；来确定分区设备的文件系统是否支持扩展属性——上图所示说明，该文件系统支持扩展用户属性user_xattr、与ACL权限

4、文件扩展属性的设置

（1）setfattr

设置文件系统对象的扩展属性（无文件系统限制）

语法：setfattr [-h] -n name [-v value] pathname...

setfattr [-h] -x name pathname...

setfattr [-h] --restore=file

（2）getfattr

获取文件系统对象的扩展属性

-n name：显示指定名称的属性。

-d：显示所有属性的值。

-e en：在提取属性之后进行编码，en的值为text、hex和base64。

en= "text"时，编码为文本的字符串的值用双引号（“）引起来；

en= "hex"时，编码为十六进制的字符串以0x为前缀；

en= "base64"时，编码为base64的字符串以0s为前缀。

任务描述

  1. 使用setfattr设置文件系统的用户扩展属性，并设置文本、八进制数、十六进制数与base64编码这四种属性值。

  2. 使用getfattr获取文件系统的用户扩展属性，并在获取属性之后进行text、hex和base64这三种编码设置。

（1）对于不含转义字符 \ 的纯文本属性值

有无双引号限定效果一样

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（2）对于包含转义字符 \ 的文本属性值

无双引号则不对转义符 \ 进行转义；有双引号则对其进行转义。

例如：设置八进制数时，设置属性值为 \012 时，最终识别为文本012；设置属性值为“\012”时，最终以八进制数的base64编码存储。

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（3）设置属性值为十六进制数时

所设置的数的位数必须为偶数，即0x 或 0X后的数字必须为偶数位，否则出错。 若设置成功，最终以十六进制数的base64编码存储。

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（4）设置属性值为base64编码时

所设置的编码必须符合base64编码，即0s后的编码字符串必须符合base64编码，否则出错。 若设置成功，最终以base64编码对应的文本信息存储。

tips：可在base64.us/ 中，将需要设置的属性值进行base64编码后，再使用setfattr命令设置，注意设置时需在 base64编码前加 0s 前缀。

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（5）使用getfattr获取属性后后进行text编码设置。

当未对获取的属性进行编码设置时，直接使用 getfattr -d -m . file.txt 或 getfattr -d file.txt 即可完成

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对获取的属性设置text编码时，结果如下：user.age 与 user.hex 的属性值变成了对应的文本值。user.name、user.city、user.base64都仍保留原来的文本值。

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（6）使用getfattr获取属性后后进行hex编码设置

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user.age 的属性值由八进制变成了十六进制；

user.hex 的属性值还原成了最初设置的原值；

user.name、user.city、user.base64的属性值都转化为对应的十六进制值。

（7）使用getfattr获取属性后后进行base64编码设置

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user.age 与user.hex的属性值都保留最初的 base64编码存储；

user.name、user.city、user.base64的属性值都转化为对应的base64编码值。

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任务2：注册一个自定义的文件系统类型

查看系统中已经注册的文件系统类型

cat /proc/filesystems

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  1. 使用文件系统注册/注销函数，注册一个自定义文件系统类型；

  2. 加载模块后，查看系统中是否存在注册的文件系统类型。

  3. 加载、卸载模块并查看模块打印信息。

源码

register_newfs.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>

MODULE_LICENSE("GPL");

static struct file_system_type myfs_type = {
	.name	= "myfs",
	.owner	= THIS_MODULE,
};
MODULE_ALIAS_FS("myfs");

static int __init register_newfs_init(void)
{
	printk("Start register_newfs module...");
	return register_filesystem(&myfs_type);
}

static void __exit register_newfs_exit(void)
{
	printk("Exit register_newfs module...");
	unregister_filesystem(&myfs_type);
}

module_init(register_newfs_init);
module_exit(register_newfs_exit);

Makefile

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
	obj-m := register_newfs.o
else
	KERNELDIR ?= /root/kernel-5.10.0-13.0.0
	PWD := $(shell pwd)
default:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
endif
.PHONY:clean
clean:
	-rm *.mod.c *.o *.order *.symvers *.ko

运行结果

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当未加载内核模块时，当前系统中无自定义的文件系统“myfs”;

当加载内核模块时，当前系统中可打印出自定义的文件系统“myfs”;

当卸载内核模块时，当前系统中无自定义的文件系统“myfs”。

任务3：在/proc下创建目录

  1. 编写一个模块，在加载模块时，在 /proc目录下创建一个名称为myproc的目录；

  2. 加载模块后，查看系统中是否在 /proc 目录下成功创建myproc目录。

  3. 加载、卸载模块并查看模块打印信息。

源码

proc_mkdir.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/proc_fs.h>

MODULE_LICENSE("GPL");

static struct proc_dir_entry *myproc_dir; 

static int __init myproc_init(void)
{
	int ret = 0;
	printk("Start proc_mkdir module...");
	myproc_dir = proc_mkdir("myproc",NULL);
	if(myproc_dir == NULL)
		return -ENOMEM;
	return ret;
}

static void __exit myproc_exit(void)
{
	printk("Exit proc_mkdir module...");
	proc_remove(myproc_dir);
}

module_init(myproc_init); 
module_exit(myproc_exit);

Makefile

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
	obj-m := proc_mkdir.o
else
	KERNELDIR ?= /root/kernel-5.10.0-13.0.0
	PWD := $(shell pwd)
default:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
endif
.PHONY:clean
clean:
	-rm *.mod.c *.o *.order *.symvers *.ko

内核模块加载结果

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当未加载内核模块时，/proc下无myproc目录；

当加载内核模块时，/proc下可查找到myproc目录。

当卸载内核模块时，/proc下无myproc目录。

任务4：使用sysfs文件系统传递内核模块参数

  1. 编写一个模块，该模块有三个参数：一个为字符串型，两个为整型。 两个整型中，一个在/sys下不可见。

  2. 加载模块后，使用echo向模块传递参数值来改变指定参数的值。

  3. 加载、卸载模块并查看模块打印信息。

源码

sysfs_exam.c

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/stat.h>
 
MODULE_LICENSE("GPL");

static int a = 0;
static int b = 0;
static char * c = "Hello, World";
 
module_param(a, int, 0);
MODULE_PARM_DESC(a, "An invisible int under sysfs");
module_param(b, int, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH);
MODULE_PARM_DESC(b, "An visible int under sysfs");
module_param(c, charp, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IROTH);
MODULE_PARM_DESC(c, "An visible string under sysfs");
 
static int __init sysfs_exam_init(void)
{
	printk("Start sysfs_exam module...");
	printk("a = %d\n", a);
	printk("b = %d\n", b);
	printk("c = '%s'\n", c);
	return 0; 
}

static void __exit sysfs_exam_exit(void) 
{
	printk("Exit sysfs_exam module...");
	printk("a = %d\n", a);
	printk("b = %d\n", b);
	printk("c = '%s'\n", c); 
}
 
module_init(sysfs_exam_init);
module_exit(sysfs_exam_exit);

Makefile

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
	obj-m := sysfs_exam.o
else
	KERNELDIR ?= /root/kernel-5.10.0-13.0.0
	PWD := $(shell pwd)
default:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
endif
.PHONY:clean
clean:
	-rm *.mod.c *.o *.order *.symvers *.ko

内核模块加载结果

（1）当未加载内核模块时，当前系统中无自定义的内核模块“sysfs_exam”;

当加载内核模块时，当前系统可见自定义的文件系统“sysfs_exam”;

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（2）使用modinfo查看内核模块信息，可见a、b、c三个参数的描述：

parm: a:An invisible int under sysfs (int)

parm: b:An visible int under sysfs (int)

parm: c:An visible string under sysfs (charp)

即参数a在/sys中不可见，b、c在/sys中可见，ls -al /sys/module/sysfs_exam/parameters/的输出列表可验证；

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（3）可使用echo向模块传递参数值来改变指定参数的值。

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