linux内核cdev_init系列函数

痛定思痛。 2022-06-06 09:36 219阅读 0赞

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);  
\}  
  
关于 kobj\_map() 函数就不展开了，我只是大致讲一下它的原理。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。  
  
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。