• 【整理】--【字符设备】cdev_init()/cdev_alloc(),cdev_add(),cdev_del()


    (1)

    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

    };

    (2)

    初始化的两种方式:cdev_init() , cdev_allonc()

    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); 注1;

       INIT_LIST_HEAD(&cdev->list);

       kobject_init(&cdev->kobj, &ktype_cdev_default);

       cdev->ops = fops;

    }

    由此可见,两个函数完成的功能基本一致,只是 cdev_init()还多赋了一个 cdev->ops的值。

    这里需要注意的是kzalloc后的空间是不需要再执行memset的,因为它本身就包含了这个操作。而memset一般作用在已经存在的空间上。

    由此基本上对这两个函数有了一个基本的概念:cdev_alloc函数针对于需要空间申请的操作,而cdev_init针对于不需要空间申请的操作;因此如果你定义的是一个指针,那么只需要使用cdev_alloc函数并在其后做一个ops的赋值操作就可以了;如果你定义的是一个结构体而非指针,那么只需要使用cdev_init函数就可以了。

    看到有些代码在定义一个指针后使用了cdev_alloc函数,紧接着又使用了cdev_init函数,这个过程不会出现错误,但只是做了一些重复的无用工作,其实完全可以不需要的。

    (3)

    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

    Synopsis

      int fsfunc cdev_add(struct cdev *p , dev_t dev , unsigned count);

    Arguments

      p  : the cdev structure for the device

      dev  :  the first device number for which this device is responsible

      count  :  the number of consecutive minor numbers corresponding to this device

    Description

      cdev_add adds the device represented by p to the system, making it live immediately. A negative error code is returned on failure.

    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。内核中所有的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。

     (4)

    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。

    Name

      cdev_del — remove a cdev from the system

    Synopsis

      void fsfunc cdev_del( struct cdev * p);

    Arguments

      p : the cdev structure to be removed

    Description

    cdev_del removes p from the system, possibly freeing the structure itself.

    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。

    注1:

    Memset  用来对一段内存空间全部设置为某个字符,一般用在对定义的字符串进行初始化为‘ ’或‘/0’;

    例:chara[100];memset(a, '/0', sizeof(a));

    memcpy  用来做内存拷贝,你可以拿它拷贝任何数据类型的对象,可以指定拷贝的数据长度。

    例:chara[100],b[50]; memcpy(b, a, sizeof(b));注意如用sizeof(a),会造成b的内存地址溢出。

    Strcpy   就只能拷贝字符串了,它遇到'/0'就结束拷贝。

    例:chara[100],b[50];strcpy(a,b);如用strcpy(b,a),要注意a中的字符串长度(第一个‘/0’之前)是否超过50位,如超过,则会造成b的内存地址溢出。

    memset主要应用是初始化某个内存空间。

    memcpy是用于copy源空间的数据到目的空间中。

    strcpy用于字符串copy,遇到‘/0’,将结束。

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