嵌入式Linux內(nèi)核字符設(shè)備的詳細資料概述

就當我還在學(xué)校的時候，我就曾在一個裝機群里聽一位裝機圣手說，驅(qū)動程序的安裝沒你想的那么簡單，分類型的，分為字符設(shè)備驅(qū)動和塊設(shè)備驅(qū)動。我當時就納悶了，我說我裝機的時候好像沒看到啊，我就把光盤放過去然后就一直點下一步，然后重啟就好了啊。后面我在群里被幾位高手圍攻，敗下陣來，時過境遷，哥現(xiàn)在也算是道上混的兄弟了，再也沒那么容易被蒙了。就算你DIY再牛，你也不要和我說裝驅(qū)動要分類。否則我就和你講內(nèi)核，講暈?zāi)阍僬f?？凑l更能吹，哈哈。我得意的笑。我發(fā)現(xiàn)學(xué)內(nèi)核的一個好處，就是非常好裝B。你只要把內(nèi)核里面的名詞背熟了，拿出來去嚇唬嚇唬人，挺管用的，不過撞到行家的話，你就要注意了。呵呵。

好了，學(xué)內(nèi)核不是為了嚇唬人的，是為了掌握其原理，學(xué)習(xí)其技巧與方法，知其然而知其所以然，另外內(nèi)核代碼是具有一定復(fù)雜度的，看了內(nèi)核代碼再看看我們自已寫的，和玩具沒啥兩樣，這就是學(xué)內(nèi)核的好處!

如果你已經(jīng)看過驅(qū)動模型應(yīng)該有這種感受：你這玩意折騰來折騰去半天的，昨不干活呢?

字符設(shè)備是傳說中的東西，玩過linux的人都知道這個東西，很多同志也可以照貓畫虎的寫出一個字符設(shè)備。但哥不，哥是有追求的人，知其然，必需得知其所以然。我決不會不負責任的把大家領(lǐng)進門后就不管了。我依然會不惜筆墨的把該說的全都說清楚。

我們先不用去摳概念，不要說，什么是字符設(shè)備啊，什么是塊設(shè)備啊。這些都沒意義，你最需要知道的是這個叫字符設(shè)備的東西究竟都干了些啥?他到底是怎么工作的?搞清楚后，什么是字符設(shè)備你就明白了。如果再學(xué)塊設(shè)備，一對比，差異在哪?你就明白了。我學(xué)習(xí)一向都不喜歡摳概念。有的同志你叫字符設(shè)備他回答你說char設(shè)備，你說塊設(shè)備他說block設(shè)備，你說底半部他說下半部。你說NXP他說恩智浦，還好哥是道上混的，多少知道一點。否則就被人家給唬住了。好了，閑話不多說了，總的來說要表達的就是一種學(xué)習(xí)態(tài)度：不用摳概念。

接下來我們欣賞一下字符設(shè)備。

看過驅(qū)動模型系列的朋友現(xiàn)在應(yīng)該有一種意識了，我們暫且把它叫做“初始化意識”。就是說你用register_chrdev()注冊的時候是很爽，但是那是因為前人把路鋪好了，好，我們就來看看前人都做了些啥，再提醒一次一定要有“初始化意識”。

我們在“初始化意識”的指引下找到了一個文件:char_dev.c。打開這個文件一看。有這么一個初始化函數(shù)：

void __init chrdev_init(void)

{

cdev_map = kobj_map_init(base_probe, &chrdevs_lock);

bdi_init(&directly_mappable_cdev_bdi);

}

base_probe是一個很簡單的函數(shù)：

static struct kobject *base_probe(dev_t dev, int *part, void *data)

{

if (request_module("char-major-%d-%d", MAJOR(dev), MINOR(dev)) > 0)

/* Make old-style 2.4 aliases work */

request_module("char-major-%d", MAJOR(dev));

return NULL;

}

request_module這個函數(shù)先大概知道意思就行了，他的意思是請求加載一個模塊。

chrdevs_lock是一把大大的鎖。沒別的，就這兩玩意。

關(guān)鍵在：

struct kobj_map *kobj_map_init(kobj_probe_t *base_probe, struct mutex *lock)

{

struct kobj_map *p = kmalloc(sizeof(struct kobj_map), GFP_KERNEL);

struct probe *base = kzalloc(sizeof(*base), GFP_KERNEL);

int i;

if ((p == NULL) || (base == NULL)) {

kfree(p);

kfree(base);

return NULL;

}

base->dev = 1;

base->range = ~0;

base->get = base_probe;

for (i = 0; i < 255; i++)

p->probes[i] = base;

p->lock = lock;

return p;

}

最關(guān)鍵的一個角色就在這種神不知鬼不覺的情況下登場了，那就是struct kobj_map。

我們可以看到首先用kmalloc分配了一塊內(nèi)存并賦值給struct kobj_map *p了。

struct kobj_map {

struct probe {

struct probe *next;

dev_t dev;

unsigned long range;

struct module *owner;

kobj_probe_t *get;

int (*lock)(dev_t, void *);

void *data;

} *probes[255];

struct mutex *lock;

};

里面內(nèi)嵌了一個長度為255的結(jié)構(gòu)體數(shù)組和一把鎖。

Linux內(nèi)核里面如果是直接分配比較大塊的內(nèi)存，基本都是有hash思想在里面的，主要是為了效率。這個結(jié)構(gòu)體中的成員等會大家就知道干嘛用的了。

接下來

struct probe *base = kzalloc(sizeof(*base), GFP_KERNEL);

內(nèi)核作者你就賣弄吧。寫成struct probe *base = kzalloc(sizeof(struct probe), GFP_KERNEL)這樣多好?不管了，隨便了，反正我只取其精華。

接下來：

if ((p == NULL) || (base == NULL)) {

kfree(p);

kfree(base);

return NULL;

}

如果對這個有疑問的同志可以仔細研究一下kfree函數(shù)。這個是沒有問題的。我再說一個思想，有疑問就看源碼，不要去翻書，或者google百度的。Linux內(nèi)核里面的函數(shù)全都是自給自足的，你所有的疑問都可以通過翻閱內(nèi)核源碼本身得到解決。當然啦，如果不是說不要去看書，我的意思是能不看就盡量不看。

接下來：

base->dev = 1;

base->range = ~0; //取反，比你寫一堆0xff...好多了，并且可移植性更好

base->get = base_probe;//把函數(shù)指針指向傳進來的那個回調(diào)函數(shù)。

接下來：

for (i = 0; i < 255; i++)

p->probes[i] = base;

用base初始化整個kobj_map.probe[255]。

p->lock = lock;

return p;

最后把鎖也傳過來，并返回指針。

接下來：

bdi_init(&directly_mappable_cdev_bdi);

這個玩意先不用管了，這個對我們理解字符設(shè)備目前沒有任何幫助，并且只能添亂。

好了。今天就到這吧。