第9章Linux驅(qū)動程序設(shè)計

1、第第9章章 Linux驅(qū)動程序設(shè)計驅(qū)動程序設(shè)計9.1Linux 設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)備驅(qū)動程序9.2Linux經(jīng)典經(jīng)典Hello world驅(qū)動程序驅(qū)動程序9.3Linux字符設(shè)備驅(qū)動程序?qū)嵗址O(shè)備驅(qū)動程序?qū)嵗齃inuxLinux操作系統(tǒng)的內(nèi)核是單一體系結(jié)構(gòu)（操作系統(tǒng)的內(nèi)核是單一體系結(jié)構(gòu)（monolithic kernelmonolithic kernel） 有了模塊機(jī)制后，有了模塊機(jī)制后，提高提高LinuxLinux操作系統(tǒng)的可擴(kuò)充性操作系統(tǒng)的可擴(kuò)充性，內(nèi)核編程不再是一個，內(nèi)核編程不再是一個惡夢惡夢什么是模塊呢？什么是模塊呢？ 模塊的全稱是模塊的全稱是“動態(tài)可加載內(nèi)核模塊動態(tài)可加載內(nèi)核模塊”（L

2、oadable Kernel ModuleLoadable Kernel Module，LKMLKM） 模塊在內(nèi)核空間運行模塊在內(nèi)核空間運行 模塊實際上是一種目標(biāo)對象文件模塊實際上是一種目標(biāo)對象文件 沒有鏈接，不能獨立運行沒有鏈接，不能獨立運行，但是其代碼可以在運行時鏈接到系統(tǒng)中，但是其代碼可以在運行時鏈接到系統(tǒng)中作為內(nèi)核的一部分運行或從內(nèi)核中取下，從而可以作為內(nèi)核的一部分運行或從內(nèi)核中取下，從而可以動態(tài)擴(kuò)充內(nèi)核的動態(tài)擴(kuò)充內(nèi)核的功能功能 這種目標(biāo)代碼通常由一組函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成這種目標(biāo)代碼通常由一組函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成優(yōu)點優(yōu)點使得內(nèi)核更加使得內(nèi)核更加緊湊和靈活緊湊和靈活修改內(nèi)核時，修改內(nèi)核時，不

3、必全部重新編譯不必全部重新編譯整個內(nèi)核。系統(tǒng)如果需要使整個內(nèi)核。系統(tǒng)如果需要使用新模塊，只要編譯相應(yīng)的模塊，然后使用用新模塊，只要編譯相應(yīng)的模塊，然后使用insmodinsmod將模塊將模塊裝載即可裝載即可模塊的目標(biāo)代碼一旦被鏈接到內(nèi)核，它的作用域和靜態(tài)鏈接模塊的目標(biāo)代碼一旦被鏈接到內(nèi)核，它的作用域和靜態(tài)鏈接的內(nèi)核目標(biāo)代碼完全等價的內(nèi)核目標(biāo)代碼完全等價缺點缺點由于內(nèi)核所占用的內(nèi)存是不會被換出的，所以鏈接進(jìn)內(nèi)核的由于內(nèi)核所占用的內(nèi)存是不會被換出的，所以鏈接進(jìn)內(nèi)核的模塊會給整個系統(tǒng)帶來一定的模塊會給整個系統(tǒng)帶來一定的性能和內(nèi)存利用方面的損失性能和內(nèi)存利用方面的損失; ;裝入內(nèi)核的模塊就成為內(nèi)核的一

4、部分，可以修改內(nèi)核中的其裝入內(nèi)核的模塊就成為內(nèi)核的一部分，可以修改內(nèi)核中的其他部分，因此，模塊的使用不當(dāng)會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰他部分，因此，模塊的使用不當(dāng)會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰; ;為了讓內(nèi)核模塊能訪問所有內(nèi)核資源，為了讓內(nèi)核模塊能訪問所有內(nèi)核資源，內(nèi)核必須維護(hù)符號表內(nèi)核必須維護(hù)符號表，并在裝入和卸載模塊時修改符號表，并在裝入和卸載模塊時修改符號表; ;模塊會要求利用其它模塊的功能，所以，模塊會要求利用其它模塊的功能，所以，內(nèi)核要維護(hù)模塊之內(nèi)核要維護(hù)模塊之間的依賴性間的依賴性. . C C語言程序語言程序 LinuxLinux內(nèi)核模塊內(nèi)核模塊運行運行 用戶空間用戶空間 內(nèi)核空間內(nèi)核空間入口入口 main()

5、main() module_init()module_init()指定指定; ;出口出口 無無 module_exit()module_exit()指定指定; ; 編譯編譯 gcc gcc c Makefilec Makefile連接連接 ld insmodld insmod運行運行 直接運行直接運行 insmodinsmod調(diào)試調(diào)試 gdb kdbug, kdb, kgdbgdb kdbug, kdb, kgdb等等 Linux系統(tǒng)的設(shè)備分為字符設(shè)備（系統(tǒng)的設(shè)備分為字符設(shè)備（char device）、塊設(shè)備（、塊設(shè)備（block device）和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（）和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（network dev

6、ice）三種。）三種。 字符設(shè)備字符設(shè)備是指存取時沒有緩存的設(shè)備。典型的字是指存取時沒有緩存的設(shè)備。典型的字符設(shè)備包括鼠標(biāo)，鍵盤，串行口等。符設(shè)備包括鼠標(biāo)，鍵盤，串行口等。 字符設(shè)備在字符設(shè)備在I/O傳輸過程中以字符為單位的，但是傳輸過程中以字符為單位的，但是不一定是以字節(jié)為單位，因為一個字符展不一定是以字節(jié)為單位，因為一個字符展16bit（2個字個字節(jié)）。它是通過文件系統(tǒng)節(jié)點來存儲，在節(jié)）。它是通過文件系統(tǒng)節(jié)點來存儲，在Linux系統(tǒng)中系統(tǒng)中，字符設(shè)備以特別的文件方式在文件目錄樹中占據(jù)位置，字符設(shè)備以特別的文件方式在文件目錄樹中占據(jù)位置并擁有自己的結(jié)點，并且指明了文件類型，但是，操作并擁有自

7、己的結(jié)點，并且指明了文件類型，但是，操作（包括打開、關(guān)閉、讀、寫操作）起來卻和普通文件一（包括打開、關(guān)閉、讀、寫操作）起來卻和普通文件一樣。大部分字符設(shè)備僅僅是數(shù)據(jù)通道，只能順序存取。樣。大部分字符設(shè)備僅僅是數(shù)據(jù)通道，只能順序存取。 當(dāng)字符設(shè)備與主機(jī)連接后，可以使用當(dāng)字符設(shè)備與主機(jī)連接后，可以使用mknod命命令來為設(shè)備創(chuàng)建字符特別文件。例如，為名為令來為設(shè)備創(chuàng)建字符特別文件。例如，為名為/dev/kui的主機(jī)創(chuàng)建字符特別文件的命令如下：的主機(jī)創(chuàng)建字符特別文件的命令如下： mknod /dev/kui c 4 9 其中：其中：4是設(shè)主設(shè)備號；是設(shè)主設(shè)備號；9是次設(shè)備為是次設(shè)備為9；c是字符型是

8、字符型類型標(biāo)記。類型標(biāo)記。 字符設(shè)備和主機(jī)的通信字符設(shè)備和主機(jī)的通信一般采用中斷方式，當(dāng)字一般采用中斷方式，當(dāng)字符設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳輸完成時，就通過總線向系統(tǒng)發(fā)出符設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳輸完成時，就通過總線向系統(tǒng)發(fā)出中斷處理信號，數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡讓涌刂朴芍袛嗵幚沓绦蛑袛嗵幚硇盘?，?shù)據(jù)傳輸?shù)牡讓涌刂朴芍袛嗵幚沓绦蚝驮O(shè)備驅(qū)動程序協(xié)同完成。和設(shè)備驅(qū)動程序協(xié)同完成。 塊設(shè)備塊設(shè)備主要包括硬盤軟盤設(shè)備、主要包括硬盤軟盤設(shè)備、CD-ROM等。塊設(shè)等。塊設(shè)備的讀寫都有緩存來支持，并且塊設(shè)備必須能夠隨機(jī)備的讀寫都有緩存來支持，并且塊設(shè)備必須能夠隨機(jī)存?。ù嫒。╮andom access），字符設(shè)備則沒有這個要求。），字符設(shè)備

9、則沒有這個要求。 塊設(shè)備和字符設(shè)備塊設(shè)備和字符設(shè)備也有相似之處，塊設(shè)備通過位也有相似之處，塊設(shè)備通過位于于 /dev 目錄的文件系統(tǒng)結(jié)點來存取，其讀寫操作跟字目錄的文件系統(tǒng)結(jié)點來存取，其讀寫操作跟字符設(shè)備一樣，可以一次傳送任意數(shù)目的字節(jié)。符設(shè)備一樣，可以一次傳送任意數(shù)目的字節(jié)。1）內(nèi)核在內(nèi)部管理數(shù)據(jù)的方式不同，）內(nèi)核在內(nèi)部管理數(shù)據(jù)的方式不同，塊設(shè)備將信息存儲在固定大塊設(shè)備將信息存儲在固定大小的塊中，每個塊都有自己的地址，數(shù)據(jù)塊的大小通常在小的塊中，每個塊都有自己的地址，數(shù)據(jù)塊的大小通常在51232768字節(jié)之間，并且每個塊之間都能獨立進(jìn)行讀寫操作。字節(jié)之間，并且每個塊之間都能獨立進(jìn)行讀寫操作。

10、2）內(nèi)核）內(nèi)核/驅(qū)動的軟件接口完全不同。驅(qū)動的軟件接口完全不同。在大多數(shù)的在大多數(shù)的UNIX操作系統(tǒng)中操作系統(tǒng)中，塊設(shè)備只支持以塊為單位的訪問方式。，塊設(shè)備只支持以塊為單位的訪問方式。Linux支持以字符方式支持以字符方式來訪問塊設(shè)備，在來訪問塊設(shè)備，在/dev目錄中的塊設(shè)備，均以字符設(shè)備的外觀目錄中的塊設(shè)備，均以字符設(shè)備的外觀出現(xiàn)。所以，字符設(shè)備和塊設(shè)備的區(qū)別主要體現(xiàn)在內(nèi)核中的管出現(xiàn)。所以，字符設(shè)備和塊設(shè)備的區(qū)別主要體現(xiàn)在內(nèi)核中的管理方式，操作方式和內(nèi)核理方式，操作方式和內(nèi)核/設(shè)備驅(qū)動接口上。設(shè)備驅(qū)動接口上。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是一個連接在多個主機(jī)之間，并能夠相是一個連接在多個主機(jī)之間，并能夠

11、相互交換數(shù)據(jù)的設(shè)備。它不一定是硬件設(shè)備，也可能是互交換數(shù)據(jù)的設(shè)備。它不一定是硬件設(shè)備，也可能是一個純粹的軟件設(shè)備。一個純粹的軟件設(shè)備。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在在Linux里做專門的處理。里做專門的處理。Linux的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是基于系統(tǒng)主要是基于BSD unix的的socket機(jī)制。在系統(tǒng)和驅(qū)機(jī)制。在系統(tǒng)和驅(qū)動程序之間定義有專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（動程序之間定義有專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（sk_buff）進(jìn)行數(shù)）進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。系統(tǒng)里支持對發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的緩存據(jù)的傳遞。系統(tǒng)里支持對發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的緩存，提供流量控制機(jī)制，提供對多協(xié)議的支持。，提供流量控制機(jī)制，提供對多協(xié)議的支持。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序網(wǎng)絡(luò)

12、設(shè)備驅(qū)動程序異步地接收來自外部世界的異步地接收來自外部世界的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，通過push操作將進(jìn)來的數(shù)據(jù)包壓向內(nèi)核操作將進(jìn)來的數(shù)據(jù)包壓向內(nèi)核，而塊設(shè)備驅(qū)動程序則將一片數(shù)據(jù)緩沖發(fā)送給內(nèi)核，而塊設(shè)備驅(qū)動程序則將一片數(shù)據(jù)緩沖發(fā)送給內(nèi)核，驅(qū)動程序?qū)⑾鄳?yīng)設(shè)備的特征信息登記到內(nèi)核中特定的驅(qū)動程序?qū)⑾鄳?yīng)設(shè)備的特征信息登記到內(nèi)核中特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。 塊設(shè)備驅(qū)動程序可以使用文件形式來描述，而網(wǎng)塊設(shè)備驅(qū)動程序可以使用文件形式來描述，而網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序則不可以使用一般的文件讀寫操作調(diào)用，絡(luò)驅(qū)動程序則不可以使用一般的文件讀寫操作調(diào)用，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序有自己的內(nèi)存名字空間，使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序有自己

13、的內(nèi)存名字空間，使用push等操作來完成數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換與遞送。等操作來完成數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換與遞送。 內(nèi)核中有專門為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計的數(shù)據(jù)包操作接口，內(nèi)核中有專門為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計的數(shù)據(jù)包操作接口，如圖如圖9-1所示。路由就是通過網(wǎng)絡(luò)接口所示。路由就是通過網(wǎng)絡(luò)接口sn0到達(dá)網(wǎng)絡(luò)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)snullnet0的意的意思，使用思，使用route add -net snullnet0 dev sn0指令來完成，指令來完成，Linux 2.2版本以上內(nèi)核就不用這樣做，內(nèi)核將自動添加。版本以上內(nèi)核就不用這樣做，內(nèi)核將自動添加。遠(yuǎn)程 Linux中大部分的驅(qū)動程序都中大部分的驅(qū)動程序都以模塊的形式編寫以模塊的形

14、式編寫，這些驅(qū)動程序源碼可以修改到內(nèi)核中，也可以把他們這些驅(qū)動程序源碼可以修改到內(nèi)核中，也可以把他們編譯成模塊形式，在需要的時候動態(tài)加載。例如，在編譯成模塊形式，在需要的時候動態(tài)加載。例如，在塊驅(qū)動設(shè)備中，當(dāng)系統(tǒng)試圖讀取這個設(shè)備（即調(diào)用塊驅(qū)動設(shè)備中，當(dāng)系統(tǒng)試圖讀取這個設(shè)備（即調(diào)用read()時），就會運行驅(qū)動程序中的時），就會運行驅(qū)動程序中的block_read() 這個這個函數(shù)。函數(shù)。（1）查看模塊信息命令。）查看模塊信息命令?？梢杂每梢杂胠smod、cat /proc/modules、modinfo三個命令查看模塊信息三個命令查看模塊信息（2）modprobe命令的功能是自動處理可載入模塊

15、。命令的功能是自動處理可載入模塊。語法語法:modprobe -acdlrtvV-help模塊文件模塊文件符號名稱符號名稱 = 符號值符號值 （3）insmod（install module）掛載模塊）掛載模塊 。功能說明：載入模塊。功能說明：載入模塊。語法：語法：insmod -fkmpsvxX-o 模塊文件模塊文件符符號名稱號名稱 = 符號值符號值（4）rmmod 移除已掛載模塊。移除已掛載模塊。（5）depmod 創(chuàng)建模塊依賴關(guān)系的列表。創(chuàng)建模塊依賴關(guān)系的列表。這個模塊管理這個模塊管理工具是創(chuàng)建模塊依賴關(guān)系的列表，有幾個參數(shù)需要注工具是創(chuàng)建模塊依賴關(guān)系的列表，有幾個參數(shù)需要注意一下，目前

16、的意一下，目前的Linux 2.6x版本，是自動解決依賴關(guān)系版本，是自動解決依賴關(guān)系 Linux設(shè)備驅(qū)動程序及用戶程序、操作系統(tǒng)內(nèi)容之間設(shè)備驅(qū)動程序及用戶程序、操作系統(tǒng)內(nèi)容之間的關(guān)系及結(jié)構(gòu)的關(guān)系及結(jié)構(gòu)如圖如圖9-2所示。其中所示。其中Linux的設(shè)備驅(qū)動程的設(shè)備驅(qū)動程序大致可以分為：驅(qū)動程序注冊、設(shè)備打開、設(shè)備讀序大致可以分為：驅(qū)動程序注冊、設(shè)備打開、設(shè)備讀寫操作、設(shè)備控制操作、設(shè)備中斷和輪詢處理、設(shè)備寫操作、設(shè)備控制操作、設(shè)備中斷和輪詢處理、設(shè)備釋放、驅(qū)動程序注銷等七個部分。釋放、驅(qū)動程序注銷等七個部分。 向系統(tǒng)增加一個驅(qū)動程序意味著要賦予它一個主向系統(tǒng)增加一個驅(qū)動程序意味著要賦予它一個主設(shè)

17、備號，這可以通過在驅(qū)動程序的初始化過程中調(diào)用設(shè)備號，這可以通過在驅(qū)動程序的初始化過程中調(diào)用register_chrdev()或者或者register_blkdev()來完成。來完成。 打開設(shè)備是通過調(diào)用打開設(shè)備是通過調(diào)用file_operations結(jié)構(gòu)中的函結(jié)構(gòu)中的函數(shù)數(shù)open()來完成的，它是驅(qū)動程序用來為今后的操作完來完成的，它是驅(qū)動程序用來為今后的操作完成初始化準(zhǔn)備工作的。在大部分驅(qū)動程序中，成初始化準(zhǔn)備工作的。在大部分驅(qū)動程序中，open()通通常需要完成下列工作：常需要完成下列工作：檢查設(shè)備相關(guān)錯誤，如設(shè)備未準(zhǔn)備就緒等。如果是第一次打開，則初始化硬件設(shè)備。識別次設(shè)備號，如果有必要

18、則更新讀寫操作的當(dāng)前位置指針f_ops。分配和填寫要放在file-private_data里的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。使用計數(shù)器增加1。 但如果是塊設(shè)備，則需要調(diào)用函數(shù)但如果是塊設(shè)備，則需要調(diào)用函數(shù)block_read()和和block_write()來進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，這兩個函數(shù)將向來進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，這兩個函數(shù)將向設(shè)備請求表中增加讀寫請求，以便設(shè)備請求表中增加讀寫請求，以便Linux內(nèi)核可以對請求順序進(jìn)內(nèi)核可以對請求順序進(jìn)行優(yōu)化處理，由于內(nèi)核操作是對內(nèi)存緩沖區(qū)而不是直接對設(shè)備行優(yōu)化處理，由于內(nèi)核操作是對內(nèi)存緩沖區(qū)而不是直接對設(shè)備本身，因此能很大程度上加快讀寫速度。如果內(nèi)存緩沖區(qū)中沒本身，因此能很大程度上加快讀寫

19、速度。如果內(nèi)存緩沖區(qū)中沒有所要讀入的數(shù)據(jù)，或者需要執(zhí)行寫操作將數(shù)據(jù)寫入設(shè)備，那有所要讀入的數(shù)據(jù)，或者需要執(zhí)行寫操作將數(shù)據(jù)寫入設(shè)備，那么就要執(zhí)行真正的數(shù)據(jù)傳輸，這是通過調(diào)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)么就要執(zhí)行真正的數(shù)據(jù)傳輸，這是通過調(diào)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)blk_dev_struct中的函數(shù)中的函數(shù)request_fn()來完成的。來完成的。 除了讀寫操作外，應(yīng)用程序有時還需要對設(shè)備進(jìn)除了讀寫操作外，應(yīng)用程序有時還需要對設(shè)備進(jìn)行控制，這時可以通過設(shè)備驅(qū)動程序中的行控制，這時可以通過設(shè)備驅(qū)動程序中的函數(shù)函數(shù)ioctl()來來完成，完成，ioctl()的用法與具體設(shè)備密切關(guān)聯(lián)，因此需要根的用法與具體設(shè)備密切關(guān)聯(lián)，因此需要根據(jù)設(shè)備

20、的實際情況進(jìn)行具體分析。據(jù)設(shè)備的實際情況進(jìn)行具體分析。 對于不支持中斷的硬件設(shè)備，對于不支持中斷的硬件設(shè)備，讀寫時需要輪流查詢讀寫時需要輪流查詢設(shè)備狀態(tài)設(shè)備狀態(tài)，以便決定是否繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如果設(shè)，以便決定是否繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如果設(shè)備支持中斷，則可以按中斷方式進(jìn)行操作。備支持中斷，則可以按中斷方式進(jìn)行操作。 通過通過Linux提供的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)（例如提供的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)（例如init_module等等)進(jìn)入內(nèi)核，這些函數(shù)在進(jìn)入內(nèi)核，這些函數(shù)在2.6內(nèi)核版本下總共有兩百多內(nèi)核版本下總共有兩百多個，提供了幾乎所有應(yīng)用程序進(jìn)入內(nèi)核所需要執(zhí)行的個，提供了幾乎所有應(yīng)用程序進(jìn)入內(nèi)核所需要執(zhí)行的操作。操作

21、。 系統(tǒng)的內(nèi)核函數(shù)都有系統(tǒng)的內(nèi)核函數(shù)都有“sys_”前綴（例如函數(shù)前綴（例如函數(shù)sys_init_module()），），應(yīng)用程序通過訪問設(shè)備文件系統(tǒng)應(yīng)用程序通過訪問設(shè)備文件系統(tǒng)來調(diào)用這些函數(shù)。這一層主要是來調(diào)用這些函數(shù)。這一層主要是“devfs”（device filesystem()）文件管理機(jī)制，它是從普通文件和設(shè)備）文件管理機(jī)制，它是從普通文件和設(shè)備文件抽象出來的一個文件系統(tǒng)層，完成進(jìn)入具體的設(shè)文件抽象出來的一個文件系統(tǒng)層，完成進(jìn)入具體的設(shè)備文件操作之前的準(zhǔn)備工作。備文件操作之前的準(zhǔn)備工作。 釋放設(shè)備是通過調(diào)用釋放設(shè)備是通過調(diào)用file_operations結(jié)構(gòu)中的函結(jié)構(gòu)中的函數(shù)數(shù)re

22、lease()來完成的，這個設(shè)備方法有時也被稱為來完成的，這個設(shè)備方法有時也被稱為close()，它的作用正好與，它的作用正好與open()相反，通常要完成下列相反，通常要完成下列工作：工作： 使用計數(shù)器減1。釋放在file-private_data中分配的內(nèi)存。如果計數(shù)器為0，則關(guān)閉設(shè)備。 向系統(tǒng)增加一個驅(qū)動程序意味著要賦予它一個主向系統(tǒng)增加一個驅(qū)動程序意味著要賦予它一個主設(shè)備號，設(shè)備號，這可以通過在驅(qū)動程序的初始化過程中調(diào)用這可以通過在驅(qū)動程序的初始化過程中調(diào)用register_chrdev()或者或者register_blkdev()來完成。而在關(guān)來完成。而在關(guān)閉字符設(shè)備或者塊設(shè)備時，則

23、需要通過調(diào)用閉字符設(shè)備或者塊設(shè)備時，則需要通過調(diào)用unregister_chrdev()或或unregister_blkdev()從內(nèi)核中注從內(nèi)核中注銷設(shè)備，同時釋放占用的主設(shè)備號。銷設(shè)備，同時釋放占用的主設(shè)備號。（1）file結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。file結(jié)構(gòu)是設(shè)備驅(qū)動程序一個重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，指結(jié)構(gòu)是設(shè)備驅(qū)動程序一個重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，指示當(dāng)前系統(tǒng)中已打開的文件。它在示當(dāng)前系統(tǒng)中已打開的文件。它在C語言庫中定義，在調(diào)用內(nèi)語言庫中定義，在調(diào)用內(nèi)核核open函數(shù)時創(chuàng)建，并傳遞給在該設(shè)備上進(jìn)行操作的所有函數(shù)函數(shù)時創(chuàng)建，并傳遞給在該設(shè)備上進(jìn)行操作的所有函數(shù)，直到最后的，直到最后的close()函數(shù)執(zhí)行完畢。函數(shù)執(zhí)

24、行完畢。file結(jié)構(gòu)中還包含了指向它結(jié)構(gòu)中還包含了指向它所擁有的所擁有的file_operations結(jié)構(gòu)的指針。結(jié)構(gòu)的指針。 file代表一個打開的文件，在執(zhí)行代表一個打開的文件，在執(zhí)行file_operations中的中的open操操作時被創(chuàng)建，這里需要注意的是與用戶空間作時被創(chuàng)建，這里需要注意的是與用戶空間inode指針的區(qū)別，指針的區(qū)別，一個在內(nèi)核；而一個在內(nèi)核；而file指針在用戶空間，由指針在用戶空間，由C庫來定義。庫來定義。 inode結(jié)構(gòu)由內(nèi)核自動生成，代表已打開文件的描述符，與每結(jié)構(gòu)由內(nèi)核自動生成，代表已打開文件的描述符，與每個打開的文件一一對應(yīng)。個打開的文件一一對應(yīng)。ino

25、de被內(nèi)核用來代表一個文件，注意被內(nèi)核用來代表一個文件，注意和和struct file的區(qū)別在于：的區(qū)別在于：struct inode一個是代表文件，而一個是代表文件，而struct file一個是代表打開的文件。一個是代表打開的文件。 dev_t i_rdev 設(shè)備文件的設(shè)備號設(shè)備文件的設(shè)備號 struct cdev *i_cdev代表字符設(shè)備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)代表字符設(shè)備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) dev_t擴(kuò)展到擴(kuò)展到32位，其中位，其中12位主設(shè)備號，位主設(shè)備號，20位從設(shè)備號；而位從設(shè)備號；而cdev用于存儲一個指向字符設(shè)備文件的指針。用于存儲一個指向字符設(shè)備文件的指針。 inode結(jié)構(gòu)是用來在內(nèi)核內(nèi)部表示

26、文件的，同一個文件可以結(jié)構(gòu)是用來在內(nèi)核內(nèi)部表示文件的，同一個文件可以被多次打開，所以可以對應(yīng)很多被多次打開，所以可以對應(yīng)很多file結(jié)構(gòu)，但是只對應(yīng)一個結(jié)構(gòu)，但是只對應(yīng)一個inode結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 在在Linux內(nèi)核下使用內(nèi)核下使用file_operations數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，來數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，來建立設(shè)備驅(qū)動程序中的函數(shù)與主設(shè)備號（建立設(shè)備驅(qū)動程序中的函數(shù)與主設(shè)備號（major number）之間的對應(yīng)關(guān)系。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包含了指向）之間的對應(yīng)關(guān)系。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包含了指向驅(qū)動程序內(nèi)部大多數(shù)函數(shù)的指針，描述了虛擬文件系驅(qū)動程序內(nèi)部大多數(shù)函數(shù)的指針，描述了虛擬文件系統(tǒng)如何操作一個打開的外圍設(shè)備。統(tǒng)如何操作一個打開

27、的外圍設(shè)備。file_operations是把是把系統(tǒng)調(diào)用和驅(qū)動程序關(guān)聯(lián)起來的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這個系統(tǒng)調(diào)用和驅(qū)動程序關(guān)聯(lián)起來的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)的每一個成員都對應(yīng)著一個系統(tǒng)調(diào)用。結(jié)構(gòu)的每一個成員都對應(yīng)著一個系統(tǒng)調(diào)用。 先讀取先讀取file_operation中相應(yīng)的函數(shù)指針，接著把控中相應(yīng)的函數(shù)指針，接著把控制權(quán)轉(zhuǎn)交給函數(shù)，從而完成了制權(quán)轉(zhuǎn)交給函數(shù)，從而完成了Linux設(shè)備驅(qū)動程序的工設(shè)備驅(qū)動程序的工作。作。file_operations是一個字符設(shè)備把驅(qū)動的操作和設(shè)是一個字符設(shè)備把驅(qū)動的操作和設(shè)備號聯(lián)系在一起的紐帶，是一系列指針的集合，每個備號聯(lián)系在一起的紐帶，是一系列指針的集合，每個被打

28、開的文件都對應(yīng)于一系列的操作，這就是被打開的文件都對應(yīng)于一系列的操作，這就是file_operations，用來執(zhí)行一系列的系統(tǒng)調(diào)用。，用來執(zhí)行一系列的系統(tǒng)調(diào)用。 在系統(tǒng)內(nèi)部，在系統(tǒng)內(nèi)部，I/O設(shè)備的存取操作通過特定的入口點設(shè)備的存取操作通過特定的入口點來進(jìn)行，而這組特定的入口點是由設(shè)備驅(qū)動程序提供來進(jìn)行，而這組特定的入口點是由設(shè)備驅(qū)動程序提供的。通常這組設(shè)備驅(qū)動程序接口是由結(jié)構(gòu)的。通常這組設(shè)備驅(qū)動程序接口是由結(jié)構(gòu)file_operations結(jié)構(gòu)體向系統(tǒng)說明的，它的定義在結(jié)構(gòu)體向系統(tǒng)說明的，它的定義在include/linux/fs.h中。中。 一個一個file_operation 結(jié)構(gòu)或者

29、其一個指針稱為結(jié)構(gòu)或者其一個指針稱為 fops（ 或者它的一些變體）。結(jié)構(gòu)中的每個成員必須指向驅(qū)或者它的一些變體）。結(jié)構(gòu)中的每個成員必須指向驅(qū)動中的函數(shù)，這些函數(shù)實現(xiàn)一個特別的操作，或者對動中的函數(shù)，這些函數(shù)實現(xiàn)一個特別的操作，或者對于不支持的操作置為于不支持的操作置為 NULL。struct file_operations struct module *owner; loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int); ssize_t (*read) (struct file *, char _user *, size_t, loff_t *); ss

30、ize_t (*write) (struct file *, const char _user *, size_t, loff_t *); ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t); ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t); int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t); unsigned int

31、 (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *); int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long); long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long); int (*mmap) (struct file *, struct v

32、m_area_struct *); int (*open) (struct inode *, struct file *); int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id); int (*release) (struct inode *, struct file *); int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync); int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync); int (*fasync) (int, struct file *,

33、 int); int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *); 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 (*dir_notify)(struct

34、file *filp, unsigned long arg); 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)(stru

35、ct file *, long, struct file_lock *); int (*fsetattr)(struct file *, struct iattr *); 根據(jù)上文提到過的，舊版本根據(jù)上文提到過的，舊版本Hello World驅(qū)動程序驅(qū)動程序代碼如下：代碼如下：#define MODULE #include #include int init_module(void) printk(KERN_INFO Hello, worldn); return 0; void cleanup_module(void) printk(KERN_INFO Goodbye cruel worldn

36、); 在在Linux2.6版本中的版本中的hello world驅(qū)動與上述驅(qū)動與上述2.4版本有所不同，具版本有所不同，具體內(nèi)容如下：體內(nèi)容如下： #include #include #include MODULE_LICENSE(GPL);/新新, 否則有否則有waring, 去掉了去掉了#define MODULE, 自動定義自動定義 static int hello_init(void) printk(KERN_ALERT Hello, worldn); return 0; static void hello_exit(void) printk(KERN_ALERT Goodbye, c

37、ruel worldn); module_init(hello_init);/這行是必需的這行是必需的module_exit(hello_exit);/這行是必需的這行是必需的 在在Linux2.6版本中，采用版本中，采用module_init與與module_exit兩個宏來定義驅(qū)動程序的注冊與注消，這兩個宏來定義驅(qū)動程序的注冊與注消，這兩個宏在兩個宏在init.h中定義，中定義，module_init與與module_exit宏的宏的代碼如下：代碼如下：/* 每一個模塊使用前必須進(jìn)行初始化每一個模塊使用前必須進(jìn)行初始化 */#define module_init(initfn) stati

38、c inline initcall_t _inittest(void) return initfn; int init_module(void) _attribute_(alias(#initfn); /* 這個只是在想要注銷模塊是調(diào)用這個只是在想要注銷模塊是調(diào)用*/ #define module_exit(exitfn) static inline exitcall_t _exittest(void) return exitfn; void cleanup_module(void) _attribute_(alias(#exitfn);從上述代碼可以看出，從上述代碼可以看出，module_i

39、nit實際上是把用戶程序中的實際上是把用戶程序中的module_init(initfn)一行代碼分解成一行代碼分解成_inittest(void)和和init_module(void)兩個函數(shù)。兩個函數(shù)。實現(xiàn)實現(xiàn)_inittest函數(shù)比較簡單，就是返回函數(shù)比較簡單，就是返回initfn，而，而initfn對應(yīng)的是用對應(yīng)的是用戶戶module_init函數(shù)中的參數(shù)，代表用戶自定義的驅(qū)動程序入口函數(shù)中的參數(shù)，代表用戶自定義的驅(qū)動程序入口真正地實現(xiàn)函數(shù)地址。真正地實現(xiàn)函數(shù)地址。實現(xiàn)實現(xiàn)init_module函數(shù)復(fù)雜一些，采用了函數(shù)復(fù)雜一些，采用了_attribute_機(jī)制，機(jī)制，_attribute

40、_可以設(shè)置函數(shù)屬性（可以設(shè)置函數(shù)屬性（Function Attribute）、變量）、變量屬性（屬性（Variable Attribute）和類型屬性（）和類型屬性（Type Attribute）。）。 上述示例中大量應(yīng)用了上述示例中大量應(yīng)用了printk函數(shù)。函數(shù)。printk函數(shù)允許函數(shù)允許按照相關(guān)的記錄級或優(yōu)先級將消息嚴(yán)格分類和輸出，按照相關(guān)的記錄級或優(yōu)先級將消息嚴(yán)格分類和輸出，并且是內(nèi)核中直接支持的一個消息輸出函數(shù)。并且是內(nèi)核中直接支持的一個消息輸出函數(shù)。 printk函數(shù)通常需要一個宏來指定記錄等級。例如函數(shù)通常需要一個宏來指定記錄等級。例如KERN_INFO、KERN_ALERT等

41、。在前面的例子中看等。在前面的例子中看到過這個宏，它就是消息記錄等級的一種。記錄等級到過這個宏，它就是消息記錄等級的一種。記錄等級宏的作用是擴(kuò)展為一個字符串，這個字符串會在編譯宏的作用是擴(kuò)展為一個字符串，這個字符串會在編譯期間與相應(yīng)的消息文本相連接，這樣在優(yōu)先級和格式期間與相應(yīng)的消息文本相連接，這樣在優(yōu)先級和格式化字符串之間沒有逗號。化字符串之間沒有逗號。 printk()函數(shù)是直接使用了向終端寫函數(shù)函數(shù)是直接使用了向終端寫函數(shù)tty_write()。而。而printf()函數(shù)是調(diào)用函數(shù)是調(diào)用write()系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)向標(biāo)準(zhǔn)輸系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)向標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備寫。所以在用戶態(tài)（如進(jìn)程出設(shè)備寫。所以在用

42、戶態(tài)（如進(jìn)程0）不能夠直接使用）不能夠直接使用printk()函數(shù)，而在內(nèi)核態(tài)由于他已是特權(quán)級，所以無函數(shù)，而在內(nèi)核態(tài)由于他已是特權(quán)級，所以無需系統(tǒng)調(diào)用來改變特權(quán)級，因而能夠直接使用需系統(tǒng)調(diào)用來改變特權(quán)級，因而能夠直接使用printk()函數(shù)。函數(shù)。1驅(qū)動程序的驅(qū)動程序的make文件文件 模塊的建立過程與用戶應(yīng)用程序的建立過程有顯著模塊的建立過程與用戶應(yīng)用程序的建立過程有顯著不同，內(nèi)核是一個大的、獨立的程序，對于它的各個不同，內(nèi)核是一個大的、獨立的程序，對于它的各個部分如何組合在一起有詳細(xì)而明確的要求。部分如何組合在一起有詳細(xì)而明確的要求。（1）保證內(nèi)核版本足夠新，包括編譯器、模塊工具，以）保

43、證內(nèi)核版本足夠新，包括編譯器、模塊工具，以及其他必要工具等。及其他必要工具等。（2）參考在內(nèi)核文檔目錄下的文件）參考在內(nèi)核文檔目錄下的文件 Documentation/Changes，它列出了需要的工具版本；，它列出了需要的工具版本；因為建立一個內(nèi)核（包括它的模塊），如果用錯誤的因為建立一個內(nèi)核（包括它的模塊），如果用錯誤的工具版本，可能導(dǎo)致很多奇怪的問題。工具版本，可能導(dǎo)致很多奇怪的問題。（3）如果沒有源碼樹在文件系統(tǒng)上，或者還沒有配置和）如果沒有源碼樹在文件系統(tǒng)上，或者還沒有配置和建立內(nèi)核，就無法為建立內(nèi)核，就無法為 Linux2.6 內(nèi)核建立可加載的模塊內(nèi)核建立可加載的模塊。（4）如果已

44、建立起所有東西，給模塊創(chuàng)建一個）如果已建立起所有東西，給模塊創(chuàng)建一個makefile并不是非常復(fù)雜，例如對于本節(jié)的并不是非常復(fù)雜，例如對于本節(jié)的“hello world”程程序，只需要采用單行指令即要完成：序，只需要采用單行指令即要完成： obj-m := hello.o obj-m表示該文件將以模塊的方式編譯，因為本模塊由多個文件組表示該文件將以模塊的方式編譯，因為本模塊由多個文件組成，采用模塊名加成，采用模塊名加objs（minix-objs）后綴的形式來定義模塊）后綴的形式來定義模塊的組成文件。當(dāng)然，在使用的組成文件。當(dāng)然，在使用“obj-m := hello.o”這一行之前，這一行之前

45、，還需要做一些其他的準(zhǔn)備工作，這些準(zhǔn)備工作將要用到如下一還需要做一些其他的準(zhǔn)備工作，這些準(zhǔn)備工作將要用到如下一些定義：些定義：$(KERNELDIR)定義了代碼樹的位置，定義了代碼樹的位置，PWD定義了當(dāng)前文件夾位定義了當(dāng)前文件夾位置。置。make命令中命令中-C選項指定了代碼樹的位置（由選項指定了代碼樹的位置（由KERNELDIR給出）。給出）?！癕=”表示這是個外部模塊，表示這是個外部模塊，M=$(PWD)指定了該模塊文件所在指定了該模塊文件所在的路徑。的路徑。makefile預(yù)定義了預(yù)定義了$(PWD)變量，此處可以不必重復(fù)定變量，此處可以不必重復(fù)定義。義。如果是如果是obj-y，那這部

46、分代碼就會編譯成內(nèi)核的一部分，如果是，那這部分代碼就會編譯成內(nèi)核的一部分，如果是obj-m，那么就會編譯成一個單獨的驅(qū)動模塊。，那么就會編譯成一個單獨的驅(qū)動模塊。（5）上面不是一個傳統(tǒng)的）上面不是一個傳統(tǒng)的makefile，實際上是內(nèi)核建立，實際上是內(nèi)核建立系統(tǒng)處理了余下的工作。系統(tǒng)處理了余下的工作。（6）上面的例子（它利用了由）上面的例子（它利用了由 GNU make 提供的擴(kuò)展提供的擴(kuò)展語法）表明有一個模塊要從目標(biāo)文件語法）表明有一個模塊要從目標(biāo)文件 hello.o 建立，在建立，在從目標(biāo)文件建立后結(jié)果模塊命名為從目標(biāo)文件建立后結(jié)果模塊命名為 hello.ko。反之，如果有一個模塊名為反之

47、，如果有一個模塊名為 module.ko，并且來自，并且來自2個源文件（假個源文件（假設(shè)名為設(shè)名為file1.c 和和 file2.c），正確的書寫應(yīng)當(dāng)是：），正確的書寫應(yīng)當(dāng)是： obj-m := module.o module-objs := file1.o file2.o 對于（對于（4）中的）中的makefile，它必須在更大的內(nèi)核建立系統(tǒng)的上下文，它必須在更大的內(nèi)核建立系統(tǒng)的上下文被調(diào)用，如果內(nèi)核源碼位于被調(diào)用，如果內(nèi)核源碼位于 /kernel-2.6 目錄，用來建立模塊的目錄，用來建立模塊的 make 命令（在包含模塊源碼和命令（在包含模塊源碼和makefile 的目錄下鍵入）會是：

48、的目錄下鍵入）會是：make -C /kernel-2.6 M=pwd modules命令先是改變它的目錄到用命令先是改變它的目錄到用 -C 選項提供的目錄下（內(nèi)核選項提供的目錄下（內(nèi)核源碼目錄），它會在那里發(fā)現(xiàn)內(nèi)核的頂層源碼目錄），它會在那里發(fā)現(xiàn)內(nèi)核的頂層 makefile。M=選項使選項使 makefile在試圖建立模塊目標(biāo)前，回到模塊在試圖建立模塊目標(biāo)前，回到模塊源碼目錄。目標(biāo)依次指在源碼目錄。目標(biāo)依次指在 obj-m 變量中發(fā)現(xiàn)的模塊列變量中發(fā)現(xiàn)的模塊列表，在示例里假設(shè)為表，在示例里假設(shè)為module.o。輸入輸入make命令總是感覺繁瑣，所以內(nèi)核開發(fā)者就開發(fā)了命令總是感覺繁瑣，所以內(nèi)

49、核開發(fā)者就開發(fā)了一種一種makefile方式，方便那些在內(nèi)核樹之外建立模塊的方式，方便那些在內(nèi)核樹之外建立模塊的開發(fā)者，開發(fā)者，makefile如下所示：如下所示：#如果如果KERNELRELEASE被定義被定義, 表明已經(jīng)引用表明已經(jīng)引用 kernel建立內(nèi)核系建立內(nèi)核系統(tǒng)并能使用它的語言統(tǒng)并能使用它的語言ifneq ($(KERNELRELEASE),) obj-m := hello.o # 否則稱為直接命令行否則稱為直接命令行, 引用引用kernel可建立內(nèi)核系統(tǒng)可建立內(nèi)核系統(tǒng)else KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build P

50、WD := $(shell pwd) default: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modulesEndif 這個這個makefile在建立中要被讀在建立中要被讀 2 次，當(dāng)從命令行中調(diào)用這個次，當(dāng)從命令行中調(diào)用這個makefile 時，發(fā)現(xiàn)沒有設(shè)置時，發(fā)現(xiàn)沒有設(shè)置 KERNELRELEASE 變量，它利用變量，它利用已安裝模塊目錄中的內(nèi)核建立樹來定位內(nèi)核源碼目錄。如果實已安裝模塊目錄中的內(nèi)核建立樹來定位內(nèi)核源碼目錄。如果實際上沒有運行建立的內(nèi)核，可以在命令行提供一個際上沒有運行建立的內(nèi)核，可以在命令行提供一個KERNELDIR= 選項，設(shè)置選項，設(shè)置KE

51、RNELDIR環(huán)境變量或者修改環(huán)境變量或者修改 makefile 中設(shè)置中設(shè)置 KERNELDIR 的這一行，一旦發(fā)現(xiàn)內(nèi)核源碼樹的這一行，一旦發(fā)現(xiàn)內(nèi)核源碼樹，makefile調(diào)用調(diào)用default：目標(biāo)來運行第：目標(biāo)來運行第 2 個個 make 命令（在命令（在 makefile 里參數(shù)化成里參數(shù)化成 $(MAKE)）像前面描述過的一樣來調(diào)用內(nèi)）像前面描述過的一樣來調(diào)用內(nèi)核建立系統(tǒng)。在第核建立系統(tǒng)。在第2次被讀，次被讀，makefile 設(shè)置設(shè)置 obj-m，并且內(nèi)核的，并且內(nèi)核的 makefile 文件完成實際的建立模塊工作。文件完成實際的建立模塊工作。 上面的不是一個完整的上面的不是一個完

52、整的makefile，一個完整的，一個完整的 makefile通常包括通常包括過期目標(biāo)文件的清除、文件的安裝等模塊。過期目標(biāo)文件的清除、文件的安裝等模塊。（1）編譯，在終端中轉(zhuǎn)到）編譯，在終端中轉(zhuǎn)到hello.c和和make文件的目錄下，文件的目錄下，只要輸入只要輸入make命令即可編譯。編譯成功后，生成一個命令即可編譯。編譯成功后，生成一個hello.o文件，同時還生成一個文件，同時還生成一個hello.ko文件。文件。（2）手工加載驅(qū)動模塊，在終端中輸入命令）手工加載驅(qū)動模塊，在終端中輸入命令insmod ./ hello.ko 加載驅(qū)動模塊到內(nèi)核。加載驅(qū)動模塊到內(nèi)核。（3）查看驅(qū)動模塊信

53、息，輸入）查看驅(qū)動模塊信息，輸入cat /proc/modules | grep hello 查看查看hello模塊在內(nèi)核中的地址，不加過濾器可以模塊在內(nèi)核中的地址，不加過濾器可以看到全部加載的模塊?？吹饺考虞d的模塊。（4）顯示模塊，輸入）顯示模塊，輸入lsmod 顯示模塊，這時可以看到所顯示模塊，這時可以看到所有的模塊名字，后面跟的是主設(shè)備號和次設(shè)備號。有的模塊名字，后面跟的是主設(shè)備號和次設(shè)備號。（5）卸載模塊，輸入）卸載模塊，輸入rmmod key_test，把模塊從內(nèi)核里，把模塊從內(nèi)核里卸載。卸載。（6）在）在Ubuntu終端中，如果看不到加載和卸載終端中，如果看不到加載和卸載Hell

54、o模模塊的塊的printk函數(shù)輸入的消息，這時可以通過函數(shù)輸入的消息，這時可以通過dmesg命令命令查看查看printk函數(shù)輸出的函數(shù)輸出的“Hello，World!”消息。消息。1頭文件定義頭文件定義 在頭文件中，除了包括驅(qū)動程序所必需的頭文件，在頭文件中，除了包括驅(qū)動程序所必需的頭文件，還定義了還定義了file_operations實例實例char_ops，該實例將在模，該實例將在模塊加載函數(shù)塊加載函數(shù)char_init中使用。在中使用。在char_ops結(jié)構(gòu)中，只結(jié)構(gòu)中，只包括了最常見的包括了最常見的read、write、open和和release屬性屬性 驅(qū)動程序是內(nèi)核的一部分，因此需

55、要給其添加模塊驅(qū)動程序是內(nèi)核的一部分，因此需要給其添加模塊初始化函數(shù)，該函數(shù)用來完成對所控設(shè)備的初始化，初始化函數(shù)，該函數(shù)用來完成對所控設(shè)備的初始化，并調(diào)用并調(diào)用register_chrdev() 函數(shù)注冊字符設(shè)備。模塊初始函數(shù)注冊字符設(shè)備。模塊初始化函數(shù)名為化函數(shù)名為char_init，通過宏，通過宏module_init(char_init)指指定成別名定成別名init_module的實現(xiàn)函數(shù)。模塊初始化函數(shù)代的實現(xiàn)函數(shù)。模塊初始化函數(shù)代碼如下：碼如下：#include chardev.hstatic int _init char_init(void) dev_t dev; printk(

56、KERN_ALERT字符設(shè)備字符設(shè)備chardev設(shè)備初始化設(shè)備初始化.n); dev=MKDEV(DP_MAJOR,DP_MINOR); chardev = cdev_alloc( ); if(chardev=NULL) return -1; if(register_chrdev_region(dev,10,chardev)0) printk(KERN_ALERT字符設(shè)備字符設(shè)備chardev注冊出錯！注冊出錯！n); return -1; chropen=0; len=0; cdev_init(chardev,&char_ops); if(cdev_add(chardev, dev

57、, 1)private_data中的所有內(nèi)容。中的所有內(nèi)容。在最后一次關(guān)閉操作時關(guān)閉設(shè)備。在最后一次關(guān)閉操作時關(guān)閉設(shè)備。關(guān)閉設(shè)代碼如下：關(guān)閉設(shè)代碼如下：static int char_release(struct inode *inode,struct file *file) chropen-; printk(KERN_ALERT注消字符設(shè)備注消字符設(shè)備chardev！n); module_put(THIS_MODULE); return 0; 驅(qū)動驅(qū)動module的的file_operations結(jié)構(gòu)體中可以定義結(jié)構(gòu)體中可以定義很多設(shè)備操作服務(wù)函數(shù)，實現(xiàn)這些函數(shù)與系統(tǒng)調(diào)用，很多設(shè)備操作服務(wù)函

58、數(shù)，實現(xiàn)這些函數(shù)與系統(tǒng)調(diào)用，或者外部應(yīng)用程序交互，而不管具體的設(shè)備操作。下或者外部應(yīng)用程序交互，而不管具體的設(shè)備操作。下面以面以read函數(shù)為例介紹驅(qū)動函數(shù)的調(diào)用過程。函數(shù)為例介紹驅(qū)動函數(shù)的調(diào)用過程。（1）read實現(xiàn)過程。實現(xiàn)過程。read函數(shù)的原型如下：函數(shù)的原型如下： ssize_t read(struct file *filp, char _user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)（2）write的實現(xiàn)過程。的實現(xiàn)過程。write的函數(shù)原型如下：的函數(shù)原型如下：static int char_write(struct file *filp, con

59、st char _user *buffer, size_t length, loff_t *offset)static int char_read(struct file *filp, char _user *buffer, size_t length, loff_t *offset) if(length12) if(copy_to_user(buffer, hello world!,12) printk(KERN_ALERT字符設(shè)備字符設(shè)備chardev讀操作出錯！讀操作出錯！n); return 0; else if(copy_to_user(buffer, hello world!, l

60、ength) printk(KERN_ALERT字符設(shè)備字符設(shè)備chardev讀操作出錯！讀操作出錯！n); return 0; printk(KERN_ALERT添加字符設(shè)備添加字符設(shè)備chardev讀操作成功！讀操作成功！n); return 1;static int char_write(struct file *filp, const char _user *buffer, size_t length, loff_t *offset) printk(KERN_ALERT添加字符設(shè)備添加字符設(shè)備chardev寫操作寫操作！n); return 0; 卸載驅(qū)動與前面的初始化驅(qū)動程序相反。每個重要的