linux内核cdev_init系列函数(字符设备的注册)

发布时间:2014-10-22 13:53:46编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
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内核中每个字符设备都对应一个 cdev 结构的变量,下面是它的定义: linux-2.6.22/include/linux/cdev.h struct cdev {    struct kobject kobj;          // 每个 cdev 都是一个 kobject    struct module *owner;       // 指向实现驱动的模块    const struct file_operations *ops;   // 操纵这个字符设备文件的方法    struct list_head list;       // 与 cdev 对应的字符设备文件的 inode->i_devices 的链表头    dev_t dev;                   // 起始设备编号    unsigned int count;       // 设备范围号大小 }; 一个 cdev 一般它有两种定义初始化方式:静态的和动态的。 静态内存定义初始化: struct cdev my_cdev; cdev_init(&my_cdev, &fops); my_cdev.owner = THIS_MODULE; 动态内存定义初始化: struct cdev *my_cdev = cdev_alloc(); my_cdev->ops = &fops; my_cdev->owner = THIS_MODULE; 两种使用方式的功能是一样的,只是使用的内存区不一样,一般视实际的数据结构需求而定。 下面贴出了两个函数的代码,以具体看一下它们之间的差异。 struct cdev *cdev_alloc(void) {    struct cdev *p = kzalloc(sizeof(struct cdev), GFP_KERNEL);    if (p) {        INIT_LIST_HEAD(&p->list);        kobject_init(&p->kobj, &ktype_cdev_dynamic);    }    return p; } void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops) {    memset(cdev, 0, sizeof *cdev);    INIT_LIST_HEAD(&cdev->list);    kobject_init(&cdev->kobj, &ktype_cdev_default);    cdev->ops = fops; } 由此可见,两个函数完成都功能基本一致,只是 cdev_init() 还多赋了一个 cdev->ops 的值。 初始化 cdev 后,需要把它添加到系统中去。为此可以调用 cdev_add() 函数。传入 cdev 结构的指针,起始设备编号,以及设备编号范围。 int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count) {    p->dev = dev;    p->count = count;    return kobj_map(cdev_map, dev, count, NULL, exact_match, exact_lock, p); } 内核中所有都字符设备都会记录在一个 kobj_map 结构的 cdev_map 变量中。这个结构的变量中包含一个散列表用来快速存取所有的对象。kobj_map() 函数就是用来把字符设备编号和 cdev 结构变量一起保存到 cdev_map 这个散列表里。当后续要打开一个字符设备文件时,通过调用 kobj_lookup() 函数,根据设备编号就可以找到 cdev 结构变量,从而取出其中的 ops 字段。 kobj_map函数中哈希表的实现原理和前面注册分配设备号中的几乎完全一样,通过要加入系统的设备的主设备号major(major=MAJOR(dev))来获得probes数组的索引值i(i = major % 255),然后把一个类型为struct probe的节点对象加入到probes[i]所管理的链表中,如图2-6所示。其中struct probe所在的矩形块中的深色部分是我们重点关注的内容,记录了当前正在加入系统的字符设备对象的有关信息。其中,dev是它的设备号,range是从次设备号开始连续的设备数量,data是一void *变量,指向当前正要加入系统的设备对象指针p。图2-6展示了两个满足主设备号major % 255 = 2的字符设备通过调用cdev_add之后,cdev_map所展现出来的数据结构状态。   图2-6  通过cdev_add向系统中加入设备 所以,简单地说,设备驱动程序通过调用cdev_add把它所管理的设备对象的指针嵌入到一个类型为struct probe的节点之中,然后再把该节点加入到cdev_map所实现的哈希链表中。 对系统而言,当设备驱动程序成功调用了cdev_add之后,就意味着一个字符设备对象已经加入到了系统,在需要的时候,系统就可以找到它。对用户态的程序而言,cdev_add调用之后,就已经可以通过文件系统的接口呼叫到我们的驱动程序。 当一个字符设备驱动不再需要的时候(比如模块卸载),就可以用 cdev_del() 函数来释放 cdev 占用的内存。 void cdev_del(struct cdev *p) {    cdev_unmap(p->dev, p->count);    kobject_put(&p->kobj); } 其中 cdev_unmap() 调用 kobj_unmap() 来释放 cdev_map 散列表中的对象。kobject_put() 释放 cdev 结构本身。


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