《Linux4.0设备驱动开发详解》笔记--第五章:Linux文件系统与设备文件
2016-05-18 18:18
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5.1 Linux文件操作
5.1.1 文件操作系统调用
创建int create(const char *filename, mode_t mode);
mode是存取权限,它同umask(在文件创建时需要去掉的一些权限)一起共同决定文件的最终权限
mode:O_…组合
- 打开
int open(const char *pathname, int flags); int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
如果flags使用了O_CREAT标志,则使用第二个函数,指明创建并打开的文件权限
数字表示权限的含义
第一位 第二位 第三位 第四位 第五位
用户ID 组ID 自己的权限 组的权限 其他人的权限
例如:创建用户可读写执行,组没有权限,其他人可读执行 => 10 705
open("test", O_CREAT, 10 705); 等价于 open("test", O_CREAT, S_IRWXU | S_IROTH | S_IXOTH | S_ISUID);
读写
int read(int fd, const void *buf, size_t length); int write(int fd, const void *buf, size_t length);
定位
int lseek(int fd, offset_t offset, int whence);
SEEK_SET:相对于文件开头
SEEK_CUR:相对于当前指针
SEEK_END:相对于文件末尾
offset:可为负数
lseek(fd, 0, SEEK_END);表示文件的长度
关闭
int close(int fd);
5.1.2 库函数操作
创建和打开FILE *fopen(const char *path, const char *mode);
mode : r w b 组合
linux不区分文本文件和二进制文件
读写
int fgetc(FILE *stream); int fputc(int c, FILE *stream); char *fgets(char *s, int n, FILE *stream); int fputs(const char *s, FILE *stream); int fprintf(FILE *stream, const char *format,...); int fscanf(FILE *stream, const char *format,...); size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t n, FILE *stream); size_t fwrite(void *ptr, size_t size, size_t n, FILE *stream);
关闭
int fclose(FILE *stream);
5.2 Linux文件系统
5.2.1 Linux文件系统目录结构
/bin:包含基本命令,如ls、cp等/sbin:系统命令,如modprobe、ifconfig等
/dev:设备文件存储目录,应用文件通过对这些文件的读写来控制实际设备
/etc:系统配置文件,如账号密码的配置文件,busybox的启动脚本也在这里
/lib:系统库文件
/mnt:挂载目录,如cdrom等目录
/proc:系统运行时,进程及内核信息(CPU、硬盘分区、内存信息等)存放在这里。/proc目录是为文件系统proc的挂载目录,proc不是真正的文件系统,它存在内存中
/tmp:存放运行程序是产生的临时文件
/usr:系统存放程序的目录,如用户命令、用户库等
/sys:sysfs文件系统的映射目录,Linux设备驱动模型中的总线、驱动和设备都可以在该目录下找到对应的节点。当内核检测到新设备时,会在sysfs文件系统中为该设备生成一项新的记录
5.2.2 Linux文件系统与设备驱动
file:代表一个打开的文件,每个打开的文件在内核中都有一个关联的struct file。inode:包含文件访问权限、属主、组、大小、生成时间、访问时间、最后修改时间等信息
stat + 文件名 =>查看文件的inode信息
inode成员i_rdev字段包含设备号:前12是主设备号,后20位是此设备号
unsigned int ininor(struct inode *inode)
unsigned int imajor(struct inode *inode)
cat /proc/devices:查看系统注册的设备
第一列为主设备号
第二列为此设备号
/dev/目录中包含有设备文件
参考
http://www.cnblogs.com/itech/archive/2012/05/15/2502284.html
5.3 devfs
Linux2.4内核引进,但现在已经由udev取代5.4 udev用户空间设备管理
5.4.1 udev与devfs区别
机制与策略机制:做某件事的方法,相对固定不变
策略:每个步骤采取的方法,灵活不固定
内核中不应该出现策略
udev是利用设备的加入或者移除的时候内核所发送的热拔插事件来工作
热拔插时设备的详细信息会由内核通过netlink套接字来发送出uevent事件
udev对冷拔插的处理
Linux提供sysfs下面1个uevent节点,往该节点下写一个“add”,导致内核重新发送netlink,之后udev就会收到冷拔插的netlink消息了
5.4.2 sysfs系统与Linux设备模型
sysfs是与proc、devfs和devpty同类别的虚拟文件系统,它可以产生包括所有的硬件系统的层级视图sysfs把连接在系统上的设备和总线组织成一个分级的文件,他们可以由用户空间存取,向用户空间导出内核数据结构以及他们的属性
sysfs的一个目的是展示设备驱动模型中各组件的层次关系,顶层目录包括
block:所有的设备快
bus:所有的总线类型
dev
devices
class:系统中的设备类型(如网卡设备、声卡设备、输入设备等)
fs
kernel
power
bus_type表示总线,device_driver表示驱动,device表示设备
设备和驱动必须依附于总线
设备和驱动是独立分开注册的,注册设备的时候不需要其驱动已经注册,反之亦然
设备和驱动各自共享·涌向内核,寻找自己的另一半,总线通过match()函数匹配两者
匹配成功会调用xxx_driver的probe函数(xxx是总线的名字,如PCI、spi、USB等)
总系、设备和驱动最终落实为sysfs中的一个目录,其attribute则落实为目录下的文件
总线、设备和驱动实际上可以认为是kobject的派生类,kobject可以看作是总线、设备和驱动的抽象类
1个kobject对应着sysfs的一个目录
attribute包好show和store两个函数,其用于attribute对应的sysfs的文件读写
事实上,sysfs的目录源于bus_type、device_driver和device,而目录中的文件则来源于attribute
例如:在driver/base/bus.c文件中找到这样的代码
static BUS_ATTR(driver_prove, ...); static BUS_ATTR(driver_autoprove, ...) b631 ; static BUS_ATTR(uevent, ...);
而在/sys/bus/platform等里面可以找到对应的文件
$ls devices drivers drivers_autoprove drivers_probe uevent
udev的组成
udev目前和systemd项目合并在一起了udev在用户空间中执行,动态的建立或删除设备的文件,允许每个人都不用关心主次设备号而提供LBS(Linux标准规范)名字,并且根据需要固定名称
udev的工作过程
当内核检测到系统中出现了新的设备的时候,内核会通过netlink套接字发送uevent
udev获取内核发送的信息,进行规则的匹配
匹配的事物包括:SUBSYSTEM、ACTION、attribute、内核提供的名称(通过KETNEL=)以及其他的环境变量
例如:在Linux系统上插入Kingston的U盘,通过udev的工具“udevadm monitor–kernel –property –udev”捕获到uevent包含的信息(包括U盘的设备商、U盘的类型、设备编号等等),根据这些信息创建一个规则,以便在插入的时候,为该U盘创建一个/dev/KingstomUD的符号链接
SUBSYSTEM=="block", ACTION=="add", KERNEL=="*sd", ENV{ID_TYPE}=="disk", ENV{ID_VENDOR}=="Kingston", ENV{ID_USB_DRIVER}=="usb-storage", SYMLINK+="kingstonUD"
插入U盘后就会自动的在/dev/下面创建一个符号链接
5.4.4 udev 规则文件
规则文件一行为单位,以“#”为行代表注释符,其余的每一行代表一个规则每个规则分成一个或多个匹配部分和赋值部分
匹配部分和赋值部分用专用的关键字来表示
匹配关键字包括:ACTION/KERNEL/BUS/SUBSYSTEM/ATTR等
赋值关键字包括:NAME/SYMLINK/OWNER/GROUP/IMPORT/MODE等
例如
SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add", KERNEL=="?*", ATTR{address}=="08:00:27:35:be:ff", ATTR{dev_id}=="0x0", ATTR{type}=="1", KERNEL=="eth*", NAME="ETH1"
- 规则意思:当系统中出现新的硬件属于net子系统范畴,系统柜该硬件采取的动作是“add”这个硬件,且这个硬件的address属性信息等于“08:00:27:35:be:ff”,dev_id属性等于“0x0”,"type"属性是1等,这个硬件在udev层次实行的动作是创建/dev/eth1.
udev 规则可以使用通配符,如*,?,[a-z]等,此外,%k就是KERNEL,%n就是KERNEL的序号(如存储设备的分区号)
Android采用的和udev类似的void机制
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