基于Linux的設(shè)備號的構(gòu)成、分配、釋放的詳細解析

設(shè)備分為三大類：字符設(shè)備，塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。內(nèi)核針對每一類設(shè)備都提供了對應(yīng)驅(qū)動模型架構(gòu)，包括基本的內(nèi)核設(shè)施和文件系統(tǒng)接口。

字符設(shè)備：在傳送過程中以字符為單位，一個字Linux中設(shè)備驅(qū)動的分類

從上圖可以看到Linux系統(tǒng)將各異的設(shè)備分為三大類：字符設(shè)備，塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。內(nèi)核針對每一類設(shè)備都提供了對應(yīng)驅(qū)動模型架構(gòu)，包括基本的內(nèi)核設(shè)施和文件系統(tǒng)接口。

字符設(shè)備：在傳送過程中以字符為單位，一個字節(jié)一個字節(jié)的讀寫，不能隨機的讀寫數(shù)據(jù)，因為這類設(shè)備讀寫速度比較緩慢（因而其內(nèi)核設(shè)施中不提供緩存機制），常見的字符設(shè)備有鍵盤，鼠標已打印機設(shè)備等。

塊設(shè)備：是指可以從任意位置讀取數(shù)據(jù)的設(shè)備，對這種設(shè)備讀寫是按塊為單位讀寫的。它使用緩存區(qū)來暫存數(shù)據(jù)，等待條件成熟后，會一并將數(shù)據(jù)寫入到設(shè)備或者從設(shè)備一次性讀出到緩沖區(qū)。比較U盤，磁盤，SD卡等。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不同于字符設(shè)備和塊設(shè)備，它是面向報文的。同時在/dev目錄下沒有設(shè)備節(jié)點這樣一說，在應(yīng)用層是用戶是通過API的socket函數(shù)來使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的。比如網(wǎng)卡等。

設(shè)備號的構(gòu)成

● 主設(shè)備號與次設(shè)備號

關(guān)于設(shè)備號，我們先通過如下的圖來了解一下

從上圖可以看出，c代表的是字符設(shè)備，d代碼的是塊設(shè)備。

對于紅色區(qū)域來說，1是主設(shè)備號，11是次設(shè)備號。

對于綠色區(qū)域來說，7是主設(shè)備號，0-7代表是次設(shè)備號。

主設(shè)備號用來標識對于的設(shè)備驅(qū)動程序，而次設(shè)備號則由驅(qū)動程序使用，用來標識它所管理的若干同類設(shè)備。

●設(shè)備號的表示

在linux系統(tǒng)中，設(shè)備號用dev_t表示。這是個32位的無符號整數(shù)。

在內(nèi)核中，dev_t的低20位用來表示次設(shè)備號，高12位用來表示主設(shè)備號。隨著Linux系統(tǒng)的演變，上述的主次設(shè)備號的分發(fā)可能在將來會發(fā)生變化，所以設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)者應(yīng)該避免直接使用主次設(shè)備號所占的位寬來獲得對于的主設(shè)備號或次設(shè)備號。為了保證以后主次設(shè)備號所占的位數(shù)發(fā)生變化之后，驅(qū)動程序依然可以正常工作，內(nèi)核提供了如下了幾個宏來操作設(shè)備號。

其中MAJOR宏用來從一個dev_t類型的設(shè)備號中提取出主設(shè)備號，MINOR宏從來從一個dev_t類型的設(shè)備號中提取出此設(shè)備號。MKDEV則是將主設(shè)備號ma和次設(shè)備號mi合成一個dev_t類型的設(shè)備號。

假設(shè)在內(nèi)核版本之后對主次設(shè)備號所占的位數(shù)發(fā)生了變化，MINORBITS修改為18位，只要驅(qū)動是使用MAJOR和MINOR宏來操作設(shè)備號，就不需要修改驅(qū)動代碼也可以在新內(nèi)核中使用。

設(shè)備號的分配

在內(nèi)核源碼中，設(shè)備號的分配主要有兩個函數(shù)：

●靜態(tài)分配設(shè)備號

該函數(shù)是用來在知道主設(shè)備號的前提下使用，第一個參數(shù)form表示一個設(shè)備號，第二個參數(shù)count表示次設(shè)備的個數(shù)，也就是當前驅(qū)動程序所管理的同類設(shè)備的個數(shù)，第三個參數(shù)name表示設(shè)備或者驅(qū)動的名稱。成功返回0，失敗返回負數(shù)。

比如內(nèi)核代碼中使用register_chrdev_region申請設(shè)備號示例：

以上代碼申請了主設(shè)備號為13，總共存在1024個次設(shè)備，設(shè)備的名字為input。

●動態(tài)分配設(shè)備號

該函數(shù)有系統(tǒng)動態(tài)的分配設(shè)備號，是在主設(shè)備號不知情的情況下，讓系統(tǒng)給分配設(shè)備號。第一個參數(shù)dev表示是輸出參數(shù)，也就是設(shè)備號，第二個參數(shù)baseminor表示第一個次設(shè)備號編號，第三個參數(shù)count表示次設(shè)備號的個數(shù)，第四個參數(shù)name也就是設(shè)備或者驅(qū)動的名稱。

內(nèi)核中使用alloc_chrdev_region的示例：

上述示例代碼是通過alloc_chrdev_region函數(shù)申請設(shè)備號，設(shè)備的個數(shù)為16個，設(shè)備的名稱為rtc設(shè)備。

設(shè)備號釋放

在驅(qū)動程序不使用的時候需要釋放設(shè)備號，因為設(shè)備號也是系統(tǒng)的資源，不用的使用需要及時釋放資源。已供其他設(shè)備使用。

使用該函數(shù)可以使用申請的設(shè)備號，第一個參數(shù)from表示要釋放的設(shè)備號，第二個參數(shù)count表示要釋放的個數(shù)。

內(nèi)核使用unregister_chrdev_region的示例：

從上面代碼可知，如果調(diào)用unregister_chrdev_region就會從系統(tǒng)中釋放主設(shè)備號13的設(shè)備。