Linux 驅動程序入門 四
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驅動是具有入口和出口的一組方法的集合，這一組方法才是驅動的核心內容。
對於字符設備驅動程序，最核心的就是 file_operation 結構，這個結構實際上是提供給虛擬文件系統 [ VFS ] 的文件接口，它的每一個成員函數一般都對應一個系統調用。用戶進程利用系統調用對設備文件進行諸如讀和寫操作時，系統調用通過設備文件的主設備號找到相應的設備驅動程序。
可根據這篇 https://www.cnblogs.com/dl04301201/p/10098864.html 字符設備驅動來理解本文的講解，並根據本文的講解來改用 cdev 結構進行寫驅動。
看圖來理清一下思路 :
理解 ： 系統調用通過設備文件的主設備號找到相應的設備驅動程序
從下圖中，/dev 目錄下的設備文件可知，agpgart 的主設備號為 10 次設備號為 175
而且設備文件中，主設備號時可以相同的，次設備號的唯一的。
主設備號跟次設備號就可以用來識別一個設備文件。像通過身份證號碼就可以識別一個人一樣。
首字符c b 是標識符， c 表示字符設備， b 表示塊設備
file_operations結構
摘自 Linxu 4.17.14,，在 /include/linux/fs.h中定義。用來存儲驅動內核模塊提供的對設備進行各種操作的函數的指針。該結構體的每個域都對應著驅動內核模塊用來處理某個被請求的 事務的函數的地址。
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 *); ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *); 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 *); unsigned long mmap_supported_flags; int (*open) (struct inode *, struct file *); int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id); int (*release) (struct inode *, struct file *); int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync); int (*fasync) (int, struct file *, 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 (*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); int (*clone_file_range)(struct file *, loff_t, struct file *, loff_t,u64); ssize_t (*dedupe_file_range)(struct file *, u64, u64, struct file *,u64); } __randomize_layout;
file_opration 簡單的運用 :
應用層系統調用與驅動層 struct file_operation fops 的調用核心。
struct file_operations fops = {
.read = device_read,
.write = device_write,
.open = device_open,
.release = device_release
};註冊字符設備的機制
{
使用 register_chrdev 註冊字符設備
註冊字符設備函數 ：int register_chrdev（unsigned int major， char name, struct file_operations fops）;
參數 major 如果等於 0，則表示采用系統動態分配的主設備號。如果不等於 0，則需要通過查詢未用的設備號來為函數傳參數
使用 register_chrdev 註銷字符設備
註銷字符設備函數 ： int unregister_chrdev(int major, const char *name);
}
使用 cdev_add 註冊字符設備
{
在 Linux 內核中的字符設備用 cdev 結構來描述，其結構如下，摘自 Linxu 4.17.14
struct cdev {
struct kobject kobj;
struct module *owner; //所屬模塊，一般為 THIS_MODULE
const struct file_operations *ops; //文件操作結構，即上文中的 file_operations 結構
struct list_head list;
dev_t dev; //設備號
unsigned int count;
} __randomize_layout;對 cdev 結構的操作，內核提供了一組函數
void cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *); //初始化一個 cdev 結構
struct cdev *cdev_alloc(void); //為 cdev 結構分配內存
void cdev_put(struct cdev *p); //減少使用計數
int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned); //註冊設備，通常發生在驅動模塊的加載函數中
void cdev_set_parent(struct cdev *p, struct kobject *kobj);
int cdev_device_add(struct cdev *cdev, struct device *dev);
void cdev_device_del(struct cdev *cdev, struct device *dev);
void cdev_del(struct cdev *); //註銷設備，通常發生在驅動模塊的卸載函數中
void cd_forget(struct inode *);使用 cdev 結構註冊設備的一般過程如下。
以動態分配設備號為例：
申請設備號
分配設備結構
初始化設備結構
添加字符設備
無論是用 register_chrdev 還是用 cdev 註冊字符設備都是可以的。 register_chrdev機制出現在 linux 2.6之前的內核版本中，而 cdev 出現在 linux 2.6及之後的內核版本中，不過 linux 2.6及之後的內核版本依然兼容 register_chrdev 機制。
}
字符設備的讀寫
{
在 Linux 有個最核心的思想，一切皆為文件。字符設備依然不例外。字符設備只是一個設備文件，應用程序可以像操作普通文件一樣對硬件設備進行操作。
最後根據 xxx_read()，xxx_write() 內容進行硬件操作。’
}
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