LDD读书笔记——字符设备驱动程序

编写字符设备的驱动程序一般流程：

定义驱动程序为用户程序提供的能力（机制）；

决定模块的核心数据结构，如：描述设备的，描述设备数据在内存中的存放形式的等；

确定主、次设备号；

通过/proc/devices可获得设备的主设备号，依此在/dev下mknod出设备文件；

编写模块的init, exit函数；

编写file_operations结构中的功能函数：open release, read write等；

对file_operations, file和inode的理解

file_operations结构，与设备编号一一对应，向外界（或者说是上层）提供操作本设备的方法。结构中除了owner用于指向模块，其余全是callback函数，模块根据自已的能力和需求，完成对应的callback——即方法。

由程序员创建，存放于对应模块下，生存周期等同于模块的生存周期，全部成员由程序员填写。

file结构，任一打开的文件在内核中均有一个对应的file结构，故与设备文件是一一对应的，并描述其相关的文件属性。file_operations中的方法基本都会带有这个结构作为参数，file结构中有两个重要的成员，f_op指向设备文件对应的file_operations结构，描述文件能提供的方法，private_data描述设备在内存中的私有数据，应直接指向描述该设备的结构。

由内核创建，生存周期始于open终于close，至少需要在open时填写成员private_data。

inode结构，同样用于描述文件，与设备文件一一对应，与file不同的是：file是描述符，“可能会有许多个表示打开的文件描述符的file结构，但它们都指向单个inode结构”。成员上i_cdev指向模块下的字符设备的内部结构，一般应该存放在描述设备的结构中。

由内核创建，生存周期与文件的生存周期一致，全部成员由内核填写。

描述模块的结构

书中对描述scull模块的结构定义为：

struct scull_dev{
struct scull_qset *data;
int quantum;
int qset;
unsigned long size;
unsigned int access_key;
struct semaphore sem;
struct cdev cdev;
};

可见结构成员主要为私有数据相关的和必需的字符设备的结构体。具体上data quantum qset size用于指向私有数据和描述私有数据在内存中的存放形式。

字符设备的初始化

简单来说：分配设备编号->定义设备提供的方法（填写file_operations结构）->对每一设备文件进行：cdev_init->填写cdev结构以及描述设备的结构->cdev_add。

方法重载

我的理解就是对方法（callback函数）的替换，实现同一设备下提供多种不同的操作行为。在驱动编写中，只要可以拿到file结构，就可以对file下的f_op指针进行重新关联，以实现方法重载，当然大多都是在open时进行方法重载。