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[linux-2.6] / Documentation / DocBook / procfs-guide.tmpl
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4 <!ENTITY procfsexample SYSTEM "procfs_example.xml">
5 ]>
6
7 <book id="LKProcfsGuide">
8   <bookinfo>
9     <title>Linux Kernel Procfs Guide</title>
10
11     <authorgroup>
12       <author>
13         <firstname>Erik</firstname>
14         <othername>(J.A.K.)</othername>
15         <surname>Mouw</surname>
16         <affiliation>
17           <orgname>Delft University of Technology</orgname>
18           <orgdiv>Faculty of Information Technology and Systems</orgdiv>
19           <address>
20             <email>J.A.K.Mouw@its.tudelft.nl</email>
21             <pob>PO BOX 5031</pob>
22             <postcode>2600 GA</postcode>
23             <city>Delft</city>
24             <country>The Netherlands</country>
25           </address>
26         </affiliation>
27       </author>
28     </authorgroup>
29
30     <revhistory>
31       <revision>
32         <revnumber>1.0</revnumber>
33         <date>May 30, 2001</date>
34         <revremark>Initial revision posted to linux-kernel</revremark>
35       </revision>
36       <revision>
37         <revnumber>1.1</revnumber>
38         <date>June 3, 2001</date>
39         <revremark>Revised after comments from linux-kernel</revremark>
40       </revision>
41     </revhistory>
42
43     <copyright>
44       <year>2001</year>
45       <holder>Erik Mouw</holder>
46     </copyright>
47
48
49     <legalnotice>
50       <para>
51         This documentation is free software; you can redistribute it
52         and/or modify it under the terms of the GNU General Public
53         License as published by the Free Software Foundation; either
54         version 2 of the License, or (at your option) any later
55         version.
56       </para>
57       
58       <para>
59         This documentation is distributed in the hope that it will be
60         useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied
61         warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
62         PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
63       </para>
64       
65       <para>
66         You should have received a copy of the GNU General Public
67         License along with this program; if not, write to the Free
68         Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
69         MA 02111-1307 USA
70       </para>
71       
72       <para>
73         For more details see the file COPYING in the source
74         distribution of Linux.
75       </para>
76     </legalnotice>
77   </bookinfo>
78
79
80
81
82   <toc>
83   </toc>
84
85
86
87
88   <preface id="Preface">
89     <title>Preface</title>
90
91     <para>
92       This guide describes the use of the procfs file system from
93       within the Linux kernel. The idea to write this guide came up on
94       the #kernelnewbies IRC channel (see <ulink
95       url="http://www.kernelnewbies.org/">http://www.kernelnewbies.org/</ulink>),
96       when Jeff Garzik explained the use of procfs and forwarded me a
97       message Alexander Viro wrote to the linux-kernel mailing list. I
98       agreed to write it up nicely, so here it is.
99     </para>
100
101     <para>
102       I'd like to thank Jeff Garzik
103       <email>jgarzik@pobox.com</email> and Alexander Viro
104       <email>viro@parcelfarce.linux.theplanet.co.uk</email> for their input,
105       Tim Waugh <email>twaugh@redhat.com</email> for his <ulink
106       url="http://people.redhat.com/twaugh/docbook/selfdocbook/">Selfdocbook</ulink>,
107       and Marc Joosen <email>marcj@historia.et.tudelft.nl</email> for
108       proofreading.
109     </para>
110
111     <para>
112       This documentation was written while working on the LART
113       computing board (<ulink
114       url="http://www.lart.tudelft.nl/">http://www.lart.tudelft.nl/</ulink>),
115       which is sponsored by the Mobile Multi-media Communications
116       (<ulink
117       url="http://www.mmc.tudelft.nl/">http://www.mmc.tudelft.nl/</ulink>)
118       and Ubiquitous Communications (<ulink
119       url="http://www.ubicom.tudelft.nl/">http://www.ubicom.tudelft.nl/</ulink>)
120       projects.
121     </para>
122
123     <para>
124       Erik
125     </para>
126   </preface>
127
128
129
130
131   <chapter id="intro">
132     <title>Introduction</title>
133
134     <para>
135       The <filename class="directory">/proc</filename> file system
136       (procfs) is a special file system in the linux kernel. It's a
137       virtual file system: it is not associated with a block device
138       but exists only in memory. The files in the procfs are there to
139       allow userland programs access to certain information from the
140       kernel (like process information in <filename
141       class="directory">/proc/[0-9]+/</filename>), but also for debug
142       purposes (like <filename>/proc/ksyms</filename>).
143     </para>
144
145     <para>
146       This guide describes the use of the procfs file system from
147       within the Linux kernel. It starts by introducing all relevant
148       functions to manage the files within the file system. After that
149       it shows how to communicate with userland, and some tips and
150       tricks will be pointed out. Finally a complete example will be
151       shown.
152     </para>
153
154     <para>
155       Note that the files in <filename
156       class="directory">/proc/sys</filename> are sysctl files: they
157       don't belong to procfs and are governed by a completely
158       different API described in the Kernel API book.
159     </para>
160   </chapter>
161
162
163
164
165   <chapter id="managing">
166     <title>Managing procfs entries</title>
167     
168     <para>
169       This chapter describes the functions that various kernel
170       components use to populate the procfs with files, symlinks,
171       device nodes, and directories.
172     </para>
173
174     <para>
175       A minor note before we start: if you want to use any of the
176       procfs functions, be sure to include the correct header file! 
177       This should be one of the first lines in your code:
178     </para>
179
180     <programlisting>
181 #include &lt;linux/proc_fs.h&gt;
182     </programlisting>
183
184
185
186
187     <sect1 id="regularfile">
188       <title>Creating a regular file</title>
189       
190       <funcsynopsis>
191         <funcprototype>
192           <funcdef>struct proc_dir_entry* <function>create_proc_entry</function></funcdef>
193           <paramdef>const char* <parameter>name</parameter></paramdef>
194           <paramdef>mode_t <parameter>mode</parameter></paramdef>
195           <paramdef>struct proc_dir_entry* <parameter>parent</parameter></paramdef>
196         </funcprototype>
197       </funcsynopsis>
198
199       <para>
200         This function creates a regular file with the name
201         <parameter>name</parameter>, file mode
202         <parameter>mode</parameter> in the directory
203         <parameter>parent</parameter>. To create a file in the root of
204         the procfs, use <constant>NULL</constant> as
205         <parameter>parent</parameter> parameter. When successful, the
206         function will return a pointer to the freshly created
207         <structname>struct proc_dir_entry</structname>; otherwise it
208         will return <constant>NULL</constant>. <xref
209         linkend="userland"/> describes how to do something useful with
210         regular files.
211       </para>
212
213       <para>
214         Note that it is specifically supported that you can pass a
215         path that spans multiple directories. For example
216         <function>create_proc_entry</function>(<parameter>"drivers/via0/info"</parameter>)
217         will create the <filename class="directory">via0</filename>
218         directory if necessary, with standard
219         <constant>0755</constant> permissions.
220       </para>
221
222     <para>
223       If you only want to be able to read the file, the function
224       <function>create_proc_read_entry</function> described in <xref
225       linkend="convenience"/> may be used to create and initialise
226       the procfs entry in one single call.
227     </para>
228     </sect1>
229
230
231
232
233     <sect1 id="Creating_a_symlink">
234       <title>Creating a symlink</title>
235
236       <funcsynopsis>
237         <funcprototype>
238           <funcdef>struct proc_dir_entry*
239           <function>proc_symlink</function></funcdef> <paramdef>const
240           char* <parameter>name</parameter></paramdef>
241           <paramdef>struct proc_dir_entry*
242           <parameter>parent</parameter></paramdef> <paramdef>const
243           char* <parameter>dest</parameter></paramdef>
244         </funcprototype>
245       </funcsynopsis>
246       
247       <para>
248         This creates a symlink in the procfs directory
249         <parameter>parent</parameter> that points from
250         <parameter>name</parameter> to
251         <parameter>dest</parameter>. This translates in userland to
252         <literal>ln -s</literal> <parameter>dest</parameter>
253         <parameter>name</parameter>.
254       </para>
255     </sect1>
256
257     <sect1 id="Creating_a_directory">
258       <title>Creating a directory</title>
259       
260       <funcsynopsis>
261         <funcprototype>
262           <funcdef>struct proc_dir_entry* <function>proc_mkdir</function></funcdef>
263           <paramdef>const char* <parameter>name</parameter></paramdef>
264           <paramdef>struct proc_dir_entry* <parameter>parent</parameter></paramdef>
265         </funcprototype>
266       </funcsynopsis>
267
268       <para>
269         Create a directory <parameter>name</parameter> in the procfs
270         directory <parameter>parent</parameter>.
271       </para>
272     </sect1>
273
274
275
276
277     <sect1 id="Removing_an_entry">
278       <title>Removing an entry</title>
279       
280       <funcsynopsis>
281         <funcprototype>
282           <funcdef>void <function>remove_proc_entry</function></funcdef>
283           <paramdef>const char* <parameter>name</parameter></paramdef>
284           <paramdef>struct proc_dir_entry* <parameter>parent</parameter></paramdef>
285         </funcprototype>
286       </funcsynopsis>
287
288       <para>
289         Removes the entry <parameter>name</parameter> in the directory
290         <parameter>parent</parameter> from the procfs. Entries are
291         removed by their <emphasis>name</emphasis>, not by the
292         <structname>struct proc_dir_entry</structname> returned by the
293         various create functions. Note that this function doesn't
294         recursively remove entries.
295       </para>
296
297       <para>
298         Be sure to free the <structfield>data</structfield> entry from
299         the <structname>struct proc_dir_entry</structname> before
300         <function>remove_proc_entry</function> is called (that is: if
301         there was some <structfield>data</structfield> allocated, of
302         course). See <xref linkend="usingdata"/> for more information
303         on using the <structfield>data</structfield> entry.
304       </para>
305     </sect1>
306   </chapter>
307
308
309
310
311   <chapter id="userland">
312     <title>Communicating with userland</title>
313     
314     <para>
315        Instead of reading (or writing) information directly from
316        kernel memory, procfs works with <emphasis>call back
317        functions</emphasis> for files: functions that are called when
318        a specific file is being read or written. Such functions have
319        to be initialised after the procfs file is created by setting
320        the <structfield>read_proc</structfield> and/or
321        <structfield>write_proc</structfield> fields in the
322        <structname>struct proc_dir_entry*</structname> that the
323        function <function>create_proc_entry</function> returned:
324     </para>
325
326     <programlisting>
327 struct proc_dir_entry* entry;
328
329 entry->read_proc = read_proc_foo;
330 entry->write_proc = write_proc_foo;
331     </programlisting>
332
333     <para>
334       If you only want to use a the
335       <structfield>read_proc</structfield>, the function
336       <function>create_proc_read_entry</function> described in <xref
337       linkend="convenience"/> may be used to create and initialise the
338       procfs entry in one single call.
339     </para>
340
341
342
343     <sect1 id="Reading_data">
344       <title>Reading data</title>
345
346       <para>
347         The read function is a call back function that allows userland
348         processes to read data from the kernel. The read function
349         should have the following format:
350       </para>
351
352       <funcsynopsis>
353         <funcprototype>
354           <funcdef>int <function>read_func</function></funcdef>
355           <paramdef>char* <parameter>buffer</parameter></paramdef>
356           <paramdef>char** <parameter>start</parameter></paramdef>
357           <paramdef>off_t <parameter>off</parameter></paramdef>
358           <paramdef>int <parameter>count</parameter></paramdef>
359           <paramdef>int* <parameter>peof</parameter></paramdef>
360           <paramdef>void* <parameter>data</parameter></paramdef>
361         </funcprototype>
362       </funcsynopsis>
363
364       <para>
365         The read function should write its information into the
366         <parameter>buffer</parameter>, which will be exactly
367         <literal>PAGE_SIZE</literal> bytes long.
368       </para>
369
370       <para>
371         The parameter
372         <parameter>peof</parameter> should be used to signal that the
373         end of the file has been reached by writing
374         <literal>1</literal> to the memory location
375         <parameter>peof</parameter> points to.
376       </para>
377
378       <para>
379         The <parameter>data</parameter>
380         parameter can be used to create a single call back function for
381         several files, see <xref linkend="usingdata"/>.
382       </para>
383
384       <para>
385         The rest of the parameters and the return value are described
386         by a comment in <filename>fs/proc/generic.c</filename> as follows:
387       </para>
388
389       <blockquote>
390         <para>
391         You have three ways to return data:
392         </para>
393         <orderedlist>
394           <listitem>
395             <para>
396               Leave <literal>*start = NULL</literal>.  (This is the default.)
397               Put the data of the requested offset at that
398               offset within the buffer.  Return the number (<literal>n</literal>)
399               of bytes there are from the beginning of the
400               buffer up to the last byte of data.  If the
401               number of supplied bytes (<literal>= n - offset</literal>) is
402               greater than zero and you didn't signal eof
403               and the reader is prepared to take more data
404               you will be called again with the requested
405               offset advanced by the number of bytes
406               absorbed.  This interface is useful for files
407               no larger than the buffer.
408             </para>
409           </listitem>
410           <listitem>
411             <para>
412               Set <literal>*start</literal> to an unsigned long value less than
413               the buffer address but greater than zero.
414               Put the data of the requested offset at the
415               beginning of the buffer.  Return the number of
416               bytes of data placed there.  If this number is
417               greater than zero and you didn't signal eof
418               and the reader is prepared to take more data
419               you will be called again with the requested
420               offset advanced by <literal>*start</literal>.  This interface is
421               useful when you have a large file consisting
422               of a series of blocks which you want to count
423               and return as wholes.
424               (Hack by Paul.Russell@rustcorp.com.au)
425             </para>
426           </listitem>
427           <listitem>
428             <para>
429               Set <literal>*start</literal> to an address within the buffer.
430               Put the data of the requested offset at <literal>*start</literal>.
431               Return the number of bytes of data placed there.
432               If this number is greater than zero and you
433               didn't signal eof and the reader is prepared to
434               take more data you will be called again with the
435               requested offset advanced by the number of bytes
436               absorbed.
437             </para>
438           </listitem>
439         </orderedlist>
440       </blockquote>
441
442       <para>
443         <xref linkend="example"/> shows how to use a read call back
444         function.
445       </para>
446     </sect1>
447
448
449
450
451     <sect1 id="Writing_data">
452       <title>Writing data</title>
453
454       <para>
455         The write call back function allows a userland process to write
456         data to the kernel, so it has some kind of control over the
457         kernel. The write function should have the following format:
458       </para>
459
460       <funcsynopsis>
461         <funcprototype>
462           <funcdef>int <function>write_func</function></funcdef>
463           <paramdef>struct file* <parameter>file</parameter></paramdef>
464           <paramdef>const char* <parameter>buffer</parameter></paramdef>
465           <paramdef>unsigned long <parameter>count</parameter></paramdef>
466           <paramdef>void* <parameter>data</parameter></paramdef>
467         </funcprototype>
468       </funcsynopsis>
469
470       <para>
471         The write function should read <parameter>count</parameter>
472         bytes at maximum from the <parameter>buffer</parameter>. Note
473         that the <parameter>buffer</parameter> doesn't live in the
474         kernel's memory space, so it should first be copied to kernel
475         space with <function>copy_from_user</function>. The
476         <parameter>file</parameter> parameter is usually
477         ignored. <xref linkend="usingdata"/> shows how to use the
478         <parameter>data</parameter> parameter.
479       </para>
480
481       <para>
482         Again, <xref linkend="example"/> shows how to use this call back
483         function.
484       </para>
485     </sect1>
486
487
488
489
490     <sect1 id="usingdata">
491       <title>A single call back for many files</title>
492
493       <para>
494          When a large number of almost identical files is used, it's
495          quite inconvenient to use a separate call back function for
496          each file. A better approach is to have a single call back
497          function that distinguishes between the files by using the
498          <structfield>data</structfield> field in <structname>struct
499          proc_dir_entry</structname>. First of all, the
500          <structfield>data</structfield> field has to be initialised:
501       </para>
502
503       <programlisting>
504 struct proc_dir_entry* entry;
505 struct my_file_data *file_data;
506
507 file_data = kmalloc(sizeof(struct my_file_data), GFP_KERNEL);
508 entry->data = file_data;
509       </programlisting>
510      
511       <para>
512           The <structfield>data</structfield> field is a <type>void
513           *</type>, so it can be initialised with anything.
514       </para>
515
516       <para>
517         Now that the <structfield>data</structfield> field is set, the
518         <function>read_proc</function> and
519         <function>write_proc</function> can use it to distinguish
520         between files because they get it passed into their
521         <parameter>data</parameter> parameter:
522       </para>
523
524       <programlisting>
525 int foo_read_func(char *page, char **start, off_t off,
526                   int count, int *eof, void *data)
527 {
528         int len;
529
530         if(data == file_data) {
531                 /* special case for this file */
532         } else {
533                 /* normal processing */
534         }
535
536         return len;
537 }
538       </programlisting>
539
540       <para>
541         Be sure to free the <structfield>data</structfield> data field
542         when removing the procfs entry.
543       </para>
544     </sect1>
545   </chapter>
546
547
548
549
550   <chapter id="tips">
551     <title>Tips and tricks</title>
552
553
554
555
556     <sect1 id="convenience">
557       <title>Convenience functions</title>
558
559       <funcsynopsis>
560         <funcprototype>
561           <funcdef>struct proc_dir_entry* <function>create_proc_read_entry</function></funcdef>
562           <paramdef>const char* <parameter>name</parameter></paramdef>
563           <paramdef>mode_t <parameter>mode</parameter></paramdef>
564           <paramdef>struct proc_dir_entry* <parameter>parent</parameter></paramdef>
565           <paramdef>read_proc_t* <parameter>read_proc</parameter></paramdef>
566           <paramdef>void* <parameter>data</parameter></paramdef>
567         </funcprototype>
568       </funcsynopsis>
569       
570       <para>
571         This function creates a regular file in exactly the same way
572         as <function>create_proc_entry</function> from <xref
573         linkend="regularfile"/> does, but also allows to set the read
574         function <parameter>read_proc</parameter> in one call. This
575         function can set the <parameter>data</parameter> as well, like
576         explained in <xref linkend="usingdata"/>.
577       </para>
578     </sect1>
579
580
581
582     <sect1 id="Modules">
583       <title>Modules</title>
584
585       <para>
586         If procfs is being used from within a module, be sure to set
587         the <structfield>owner</structfield> field in the
588         <structname>struct proc_dir_entry</structname> to
589         <constant>THIS_MODULE</constant>.
590       </para>
591
592       <programlisting>
593 struct proc_dir_entry* entry;
594
595 entry->owner = THIS_MODULE;
596       </programlisting>
597     </sect1>
598
599
600
601
602     <sect1 id="Mode_and_ownership">
603       <title>Mode and ownership</title>
604
605       <para>
606         Sometimes it is useful to change the mode and/or ownership of
607         a procfs entry. Here is an example that shows how to achieve
608         that:
609       </para>
610
611       <programlisting>
612 struct proc_dir_entry* entry;
613
614 entry->mode =  S_IWUSR |S_IRUSR | S_IRGRP | S_IROTH;
615 entry->uid = 0;
616 entry->gid = 100;
617       </programlisting>
618
619     </sect1>
620   </chapter>
621
622
623
624
625   <chapter id="example">
626     <title>Example</title>
627
628     <!-- be careful with the example code: it shouldn't be wider than
629     approx. 60 columns, or otherwise it won't fit properly on a page
630     -->
631
632 &procfsexample;
633
634   </chapter>
635 </book>