在kernel中对文件操作为什么需要get_fs()？

new_learner

看到牛人们在kernel中对文件进行操作，在write和read前，都要进行get_fs()和set_fs()，不知道是什么原因呢？
例如如下代码：

mm_segment_t old_fs;                  if(file == NULL)                 file = filp_open(MY_FILE, O_RDWR | O_APPEND | O_CREAT, 0644);         sprintf(buf,"%s", "The Messages.");         old_fs = get_fs();         set_fs(KERNEL_DS);         file->f_op->write(file, (char *)buf, sizeof(buf), &file->f_pos);         set_fs(old_fs);

其中，

typedef struct {     unsigned long seg; } mm_segment_t; #define KERNEL_DS    MAKE_MM_SEG(0xFFFFFFFFUL) #define MAKE_MM_SEG(s)    ((mm_segment_t) { (s) })

不太了解mm_segment_t这个字段的含义，请指教！

谢谢！

bshawk

我来简单说下：
系统调用本来是提供给用户空间的程序访问的，所以，对传递给它的参数（比如上面的buf），它默认会认为来自用户空间，在->write()函数中，为了保护内核空间，一般会用get_fs()得到的值来和USER_DS进行比较，从而放置用户空间程序“蓄意”破坏内核空间；

而现在你要在内核空间使用系统调用，此时传递给->write（）的参数地址就是内核空间的地址了，在USER_DS之上(USER_DS ~ KERNEL_DS)，如果不做任何其它处理，在write()函数中，会认为该地址超过了USER_DS范围，所以会认为是用户空间的“蓄意破坏”，从而不允许进一步的执行； 为了解决这个问题； set_fs(KERNEL_DS);将其能访问的空间限制扩大到KERNEL_DS,这样就可以在内核顺利使用系统调用了！

good luck！

new_learner

谢谢LS兄弟的解释！

可能是我说得不太清楚，实际上这个例子中并没有用到系统调用。

这个问题出自保留的帖子：http://linux.chinaunix.net/bbs/thread-738197-1-2.html

源码如下：

#include <linux/kernel.h> #include <linux/module.h> #include <linux/init.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/string.h> #include <linux/mm.h> #include <linux/syscalls.h> #include <asm/unistd.h> #include <asm/uaccess.h> #define MY_FILE "/root/LogFile" char buf[128]; struct file *file = NULL; static int __init init(void) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;mm_segment_t old_fs; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printk("Hello, I'm the module that intends to write messages to file.\n"); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if(file == NULL) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;file = filp_open(MY_FILE, O_RDWR | O_APPEND | O_CREAT, 0644); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if (IS_ERR(file)) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;printk("error occured while opening file %s, exiting...\n", MY_FILE); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return 0; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;sprintf(buf,"%s", "The Messages."); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;old_fs = get_fs(); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;set_fs(KERNEL_DS); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;file->f_op->write(file, (char *)buf, sizeof(buf), &file->f_pos); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;set_fs(old_fs); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return 0; } static void __exit fini(void) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if(file != NULL) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;filp_close(file, NULL); } module_init(init); module_exit(fini); MODULE_LICENSE("GPL");

并没有用到系统调用，buf也是属于内核空间的。
所以，我还是不太明白这里为什么要get_fs()和set_fs()
还请指教，谢谢！

qtdszws

二楼已经说的很清楚了

>>并没有用到系统调用，buf也是属于内核空间的。

但是file->f_op->write的流程可能会调用access_ok->__range_ok

而__range_ok会判断访问的buf是否在0~addr_limit之间，如何是就ok,否则invalid，这显然是为用户准备的检查。

addr_limit一般设为__PAGE_OFFSET,在内核空间，buf肯定>__PAGE_OFFSET,必须修改addr_limit,这就是set_fs的由来。

new_learner

多谢LS两位！
搞明白了：）

kissGNU

原帖由 new_learner 于 2008-11-2 19:49 发表
谢谢LS兄弟的解释！

可能是我说得不太清楚，实际上这个例子中并没有用到系统调用。

这个问题出自保留的帖子：http://linux.chinaunix.net/bbs/thread-738197-1-2.html

源码如下：
#include
#includ ...

如qtdszws 所说，此处虽然不是系统调用，但是顺着file->op->write()进入会进行用户空间参数检查access_ok.

假设是ext3文件系统，ext3_file_operations里面的两个操作函数字段:
(fs/ext3/file.c)
const struct file_operations ext3_file_operations = {
...
.write          = do_sync_write,
...
.aio_write      = ext3_file_write,
...
}
顺着这个线下去(2.6.20)，
file->fop->write() =>do_sync_write() => ext3_file_write() => generic_file_aio_write() =>__generic_file_aio_write_nolock() ,

会在__generic_file_aio_write_nolock()函数中对刚开始file->f_op->write()传进来的参数进行access_ok()检查

new_learner

现在才看到ULK上有讲解^_^

10.4.1. Verifying the Parameters


The value of the addr_limit.seg field can be dynamically changed by the get_fs and set_fs macros; this allows the kernel to bypass the security checks made by access_ok( ), so that it can invoke system call service routines, directly passing to them addresses in the kernel data segment.

zzyhrb

这篇文章有对在内核中进行系统调用的详细说明:
Kernel System Calls

~linux/include/asm-x86_64/uaccess.h 有关get_fd() get_fs() set_fs()的定义

1. /*
   
2. * The fs value determines whether argument validity checking should be
   
3. * performed or not.  If get_fs() == USER_DS, checking is performed, with
   
4. * get_fs() == KERNEL_DS, checking is bypassed.
   
5. *
   
6. * For historical reasons, these macros are grossly misnamed.
   
7. */
   
8. 
   
9. #define MAKE_MM_SEG(s)        ((mm_segment_t) { (s) })
   
10. 
    
11. #define KERNEL_DS        MAKE_MM_SEG(0xFFFFFFFFFFFFFFFFUL)
    
12. #define USER_DS                MAKE_MM_SEG(PAGE_OFFSET)
    
13. 
    
14. #define get_ds()        (KERNEL_DS)
    
15. #define get_fs()        (current_thread_info()->addr_limit)
    
16. #define set_fs(x)        (current_thread_info()->addr_limit = (x))
    
17. 
    
18. #define segment_eq(a,b)        ((a).seg == (b).seg)
    
19. 
    
20. #define __addr_ok(addr) (!((unsigned long)(addr) & (current_thread_info()->addr_limit.seg)))
    

复制代码

jjinl

我来简单说下：
系统调用本来是提供给用户空间的程序访问的，所以，对传递给它的参数（比如上面的buf），它 ...
bshawk 发表于 2008-11-02 12:44

这位大侠，太感谢你了。找了很多都没有看懂，你的一席话使我醍醐灌顶，听君一席话，省我十本书！太感谢了！