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