好记性不如烂笔头，学习做一下笔记记录在此。
写驱动之前的目的导向：
编写驱动的第一步是定义驱动将要提供给用户程序的能力(机制).因为我们的"设备"是计算机内存的一部分, 我们可自由做我们想做的事情. 它可以是一个顺序的或者随机存取的设备, 一个或多个设备, 等等.scull源码 主次编号
dev_t是32位量，其中12位用作主编号，20位用作次编号
获取主次编号 MAJOR(dev_t dev) MINOR(dev_t dev) 将主次编号转换为dev_t MKDEV(int major, int minor)分配和释放设备编号
建立字符驱动时第一件事：获取一个或多个设备编号来使用。
file_operations 结构体注解int register_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count, char *name); first 是你要分配的起始设备编号. first 的次编号部分常常是 0, 但是没有要求是那个效果. count 是你请求的连续设备编号的总数. 注意, 如果 count 太大, 你要求的范围可能溢出到下一个次编号; 但是只要你要求的编号 范围可用, 一切都仍然会正确工作. name 是应当连接到这个编号范围的设备的名子; 它会出现在 /proc/devices 和 sysfs 中. 返回值 0 成功，失败返回错误码 动态分配设备编号： int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned int firstminor, unsigned int count, char *name); dev 是一个只输出的参数, 它在函数成功完成时持有你的分配范围的第一个数. fisetminor 应当是请求的第一个要用的次编号; 它常常是 0. count 和 name 与register_chrdev_region一致 设备编号的释放： void unregister_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count);
struct file_operations {
struct module *owner;
指向拥有这个结构的模块的指针. 这个成员用来在它的操作还在被使用时阻止模块被卸载. 几乎所有时间中, 它被简单初始化为 THIS_MODULE, 一个在 中定义的宏.
loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
llseek 方法用作改变文件中的当前读/写位置, 并且新位置作为(正的)返回值. loff_t 参数是一个"long offset", 并且就算在 32 位平台上也至少 64 位宽. 错误由一个负返回值指示. 如果这个函数指针是 NULL, seek 调用会以潜在地无法预知的方式修改 file 结构中的位置计数器。
ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
用来从设备中获取数据. 在这个位置的一个空指针导致 read 系统调用以 -EINVAL("Invalid argument") 失败. 一个非负返回值代表了成功读取的字节数( 返回值是一个 "signed size" 类型, 常常是目标平台本地的整数类型).
ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
发送数据给设备. 如果 NULL, -EINVAL 返回给调用 write 系统调用的程序. 如果非负, 返回值代表成功写的字节数.
ssize_t (*read_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);
ssize_t (*write_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);
int (*iterate) (struct file *, struct dir_context *);
int (*iterate_shared) (struct file *, struct dir_context *);
__poll_t (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
mmap 用来请求将设备内存映射到进程的地址空间. 如果这个方法是 NULL, mmap 系统调用返回 -ENODEV.
unsigned long mmap_supported_flags;
int (*open) (struct inode *, struct file *);
打开设备，若NULL，则驱动得不到通知
int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
flush 操作在进程关闭它的设备文件描述符的拷贝时调用; 它应当执行(并且等待)设备的任何未完成的操作. 这个必须不要和用户查询请求的 fsync 操作混淆了. 当前, flush 在很少驱动中使用; SCSI 磁带驱动使用它, 例如, 为确保所有写的数据在设备关闭前写到磁带上. 如果 flush 为 NULL, 内核简单地忽略用户应用程序的请求.
int (*release) (struct inode *, struct file *);
在文件结构被释放时引用这个操作.
int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);
这个方法是 fsync 系统调用的后端, 用户调用来刷新任何挂着的数据. 如果这个指针是 NULL, 系统调用返回 -EINVAL.
int (*fasync) (int, struct file *, int);
这个操作用来通知设备它的 FASYNC 标志的改变. 异步通知
int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
lock 方法用来实现文件加锁; 加锁对常规文件是必不可少的特性, 但是设备驱动几乎从不实现它.
ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
int (*check_flags)(int);
int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);
ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);
int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **, void **);
long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset,
loff_t len);
void (*show_fdinfo)(struct seq_file *m, struct file *f);
#ifndef CONFIG_MMU
unsigned (*mmap_capabilities)(struct file *);
#endif
ssize_t (*copy_file_range)(struct file *, loff_t, struct file *,
loff_t, size_t, unsigned int);
loff_t (*remap_file_range)(struct file *file_in, loff_t pos_in,
struct file *file_out, loff_t pos_out,
loff_t len, unsigned int remap_flags);
int (*fadvise)(struct file *, loff_t, loff_t, int);
} __randomize_layout;
scull 设备驱动只实现最重要的设备方法. 它的 file_operations 结构是如下初始化的:
struct file_operations scull_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.llseek = scull_llseek,
.read = scull_read,
.write = scull_write,
.ioctl = scull_ioctl,
.open = scull_open,
.release = scull_release,
};
文件结构
定义与struct file { union { struct llist_node fu_llist; struct rcu_head fu_rcuhead; } f_u; struct path f_path; struct inode *f_inode; const struct file_operations *f_op; 和文件关联的操作. 内核安排指针作为它的 open 实现的一部分, 接着读取它，当它需要分派任何的操作时. filp->f_op 中的值从不由内核保存为后面的引用; 这意味着你可改变你的文件关联的文件操作, 在你返回调用者之后新方法会起作用. 例如, 关联到主编号 1 (/dev/null, /dev/zero, 等等)的 open 代码根据打开的次编号来替代 filp->f_op 中的操作. 这个做法允许实现几种行为, 在同一个主编号下而不必在每个系统调用中引入开销. 替换文件操作的能力是面向对象编程的"方法重载"的内核对等体. spinlock_t f_lock; enum rw_hint f_write_hint; atomic_long_t f_count; unsigned int f_flags; 文件标志，如O_NONBLOCK此类 fmode_t f_mode; 文件模式确定文件是可读的或者是可写的(或者都是), 通过位FMODE_READ 和 FMODE_WRITE. 你可能想在你的 open 或者 ioctl 函数 中检查这个成员的读写许可, 但是你不需要检查读写许可, 因为内核在调用你的方法之前检查. 当文件还没有为那种存取而打开时读或写的企 图被拒绝, 驱动甚至不知道这个情况. struct mutex f_pos_lock; loff_t f_pos; 当前读写位置. loff_t 在所有平台都是 64 位( 在 gcc 术语里是 long long ). 驱动可以读这个值, 如果它需要知道文件中的当前位置, 但是正常地不应该改变它; 读和写应当使用它们作为最后参数而收到的指针来更新一个位置, 代替直接作用于 filp->f_pos. 这个规则的一个例外是在 llseek 方法中, 它的目的就是改变文件位置. struct fown_struct f_owner; const struct cred *f_cred; struct file_ra_state f_ra; u64 f_version; #ifdef CONFIG_SECURITY void *f_security; #endif void *private_data; open 系统调用设置这个指针为 NULL, 在为驱动调用 open 方法之前. 你可自由使用这个成员或者忽略它; 你可以使用这个成员来指向分配的数据, 但是接着你必须记住在内核销毁文件结构之前, 在 release 方法中释放那个内存. private_data 是一个有用的资源, 在系统调用间保留状态信息, 我们大部分例子模块都使用它. #ifdef CONFIG_EPOLL struct list_head f_ep_links; struct list_head f_tfile_llink; #endif struct address_space *f_mapping; errseq_t f_wb_err; } __randomize_layout __attribute__((aligned(4)));
