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1、rie的奥秘 在Linux下我们在使用设备的时候，都会用到rite这个函数,通过这个函数我们可以象使用文件那样向设备传送数据。可是为什么用户使用wrte函数就可以把数据写到设备里面去，这个过程到底是怎么实现的呢？ 这个奥秘就在于设备驱动程序的write实现中,这里我结合一些源代码来解释如何使得一个简简单单的writ函数能够完成向设备里面写数据的复杂过程。 这里的源代码主要来自两个地方。第一是oeilly出版的Linux device ivr中的实例,第二是LnuKen 2。2。14核心源代码。我只列出了其中相关部分的内容，如果读者有兴趣，也可以查阅其它源代码。不过我不是在讲解如何编写设备驱动程
2、序，所以不会对每一个细节都进行说明,再说有些地方我觉得自己还没有吃透。由于inx dvicede一书中的例子对于我们还是复杂了一些，我将其中的一个例程简化了一下.这个驱动程序支持这样一个设备:核心空间中的一个长度为1的数组buf1。我们可以通过用户程序open它，read它，wre它,coe它。这个设备的名字我称为shor_t.现在言归正传。对于一个设备，它可以在/dv下面存在一个对应的逻辑设备节点，这个节点以文件的形式存在，但它不是普通意义上的文件,它是设备文件，更确切的说，它是设备节点。这个节点是通过knod命令建立的，其中指定了主设备号和次设备号。主设备号表明了某一类设备，一般对应着确定
3、的驱动程序;次设备号一般是区分是标明不同属性,例如不同的使用方法，不同的位置,不同的操作。这个设备号是从pr/devices文件中获得的,所以一般是先有驱动程序在内核中,才有设备节点在目录中.这个设备号(特指主设备号）的主要作用,就是声明设备所使用的驱动程序。驱动程序和设备号是一一对应的，当你打开一个设备文件时，操作系统就已经知道这个设备所对应的驱动程序是哪一个了。这个”知道的过程后面就讲.我们再说说驱动程序的基本结构吧.这里我只介绍动态模块型驱动程序（就是我们使用inmo加载到核心中并使用rmmod卸载的那种），因为我只熟悉这种结构。模块化的驱动程序由两个函数是固定的：int iitmodu
4、le(voi） ；vodclenuoule（void）。前者在isod的时候执行，后者在rm的时候执行。nt_ndle在执行的时候，进行一些驱动程序初始化的工作，其中最主要的工作有三件:注册设备；申请O端口地址范围；申请中断RQ。这里和我们想知道的事情相关的只有注册设备。下面是一个典型的ini_mdule函数：int it_mdue（vid）int result = chk_regin(sotbs，1）;/ 察看端口地址*/eqest_egi（shor_bae，1,short”)； /* 申请端口地址*/rest regisecrde（sotmajo，”shrt， shr_fops）; /*
5、注册设备*/result = rust_rq（hort_q， shorinterupt， _INTRUT， sr”,NULL)； /*申请IRQ/retu 0;/ init_modle/上面这个函数我只保留了最重要的部分，其中最重要的函数是resul= gist_hrdev（sort_maor,shrt,ort_fo）；这是一个驱动程序的精髓所在！当你执行inmo命令时,这个函数可以完成三件大事：第一,申请主设备号（hortajor)，或者指定，或者动态分配；第二，在内核中注册设备的名字(hort”);第三，指定fops方法（&sort_fp)。其中所指定的fops方法就是我们对设备进行操作的
6、方法（例如ra，wrt,seek，di，opn,releas等），如何实现这些方法，是编写设备驱动程序大部分工作量所在。现在我们就要接触关键部分了如何实现ops方法。我们都知道,每一个文件都有一个fi的结构，在这个结构中有一个的结构体,这个结构体指明了能够对该文件进行的操作。下面是一个典型的结构:uct l_t(*llseek) （sruct file， lf_t, int）;ssize_t （ed)（srutfe *,chr ， et，lo_t*)；siet （wite)（suct file ， costchar ，size, of_t )；in(*dir）(srt fl , vod*,fl
7、r_t）；sne n (*pl） （stuct file， srct plaleruc *);int （ioctl)(stuc inoe *， strt fil，unsed int， uigndln)；it (mmp）（struct file*,strucvm_ae_strut）；n (op） （ruct node *， stuct file *）；in (*lush） （struct file )；int（*release) （structid *， suctfle );nt (snc） (uct fe ， suctdntry );int(*fsync） （in, sruct fil , i
8、t）；int （check_miahange） (kdv_t dev）；it (realidate)（det de）;nt(lck) (stuct file *，int,strct *);；我们可以看到它实际上就是许多文件操作的函数指针,其中就有wit，其它的我们就不去管它了。这个wre指针在实际的驱动程序中会以程序员所实现的函数名字出现，它指向程序员实现的设备wte操作函数.下面就是一个实际的例子，这个write函数可以向核心内存的一个数组里输入一个字符串。it short_rite （structne id, stct fe*fip, cost a buf，incont）it retv =
9、 cn;externnsigne char kbuf1；i(count0)coun=10;cpy_f_use（kb， buf, ount）；returnretval；/* shorwrite /设备shr_t对应的ops方法是这样声明的：struct horfop ULL，/o_lse /short_rd，shor_write,ULL， /* shrt_radi /ULL， / shrt_pol NULL, *hort_ioctl NLL， srt_mmap /shorte，shrt_relse，LL, / short_fsc/NUL，/* sort_fnc / otingmre， fil w
10、ithNLs /；其中NLL的项目就是不提供这个功能。所以我们可以看出sot_t设备只提供了ead，write,oen，rlease功能。其中wr功能我们在上面已经实现了，具体的实现函数起名为shorti。这些函数就是真正对设备进行操作的函数，这就是驱动程序的一大好处：不管你实现的时候是多么的复杂,但对用户来看，就是那些常用的文件操作函数.但是我们可以看到，驱动程序里的wrte函数有四个参数，函数格式如下:shrt_rite （trctinde inode, strut il ilp， cont char uf， intoun)而用户程序中的函数只有三个参数，函数格式如下：we（in fd，
11、ha uf， int count)那他们两个是怎么联系在一起的呢？这就要靠操作系统核心中的函数ys_wre了，下面是nuxKerne 2。中ys_wrte中的源代码：aslnag ize_sys_wr(ungned int fd, const cha* bu， size_t cut)ssze_t ret;suctil file;stuc inode * iode；sizet （*wi）(struct fie*，cns ar ， sze_t，of *);/ 指向驱动程序中的wrte函数的指针lc_kernel(）；ret = EBAF;fil = fget（fd）;/通过文件描述符得到文件指针/
12、if （！ile）goto bad_file；f(!（fif_mode &FMO_WRITE）got out；ine =file-_dentry-d_inod; / 得到ide信息 /ret = ock_vriy_ae（FLK_VEIFYWRITE，inode， file， ile-f_pos，con);i（t）gtout；et = EINAL；if （!fil-fop | !（write =filefopwr）/ 将函数开始时声明的writ函数指针指向os方法中对应的wri函数 /goto ut；down（&inoeisem);ret wre（il, uf, cont， fiefos); 使
13、用驱动程序中的rite函数将数据输入设备，注意看,这里就是四个参数了/up(&ino-i_em）;out：fpt(file)；bad_file:nokkrnel();retr ret；我写了一个简单的程序来测试这个驱动程序,该程序源代码节选如下（该省的我都省了）:in(）int f，cunt=0；unsigncha buf10;fd=pen(dev/shortt”,O_RDWR);pi（input string:）;scanf(s,bu)；cuntstren（bu）；if（count10）count=10;countwie（f,buf，cut);lose(fd)；reur 1;现在我们就演示一下用户使用wrte函数将数据写到设备里面这个过程到底是怎么实现的：,inm
