Linux 應用層open調用驅動層open過程

內核版本：3.0.8

open、close、read、write、ioctl等等都是類似。

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驅動層：

 

struct file_operations fops = 
{
	.open = xxx_open,
	.release = xxx_close,
	.read = xxx_read,
	.write = xxx_write,
	...
};
struct cdev {
	struct module *owner;
	const struct file_operations *ops; //文件操作對象
	struct list_head list; 
	dev_t dev; //設備號
	...
};

 

 

 

// 申請設備號，創建文件操作結構體 struct file_operations fops

static inline int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, const struct file_operations *fops)；

// 創建字符設備對象結構體 struct cdev，將 fops 賦值給 cdev

struct cdev *cdev;

cdev->ops = fops;

// 將設備號賦值給 cdev， 將 cdev 注冊到鏈表cdev_map

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

p->dev = dev;

kobj_map(cdev_map, dev, count, NULL, exact_match, exact_lock, p);

// cdev 結構體中包含 file_operations 和 設備號 dev_t。

// 創建字符設備類

struct class *__class_create(struct module *owner, const char *name, struct lock_class_key *key)；

// 在類中創建一個設備， /dev 目錄下會生成一個文件，名稱為 led

// 系統自動為此文件分配 inode 節點（linux系統是通過 inode 節點來查找文件），節點中包含此字符設備的設備號 dev_t

struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent, dev_t devt, void *drvdata,"led")；

 

// 每一個文件都有一個inode
struct inode {
	umode_t			i_mode;//就是權限
	uid_t			i_uid; //用戶
	gid_t			i_gid; //用戶組
	dev_t			i_rdev; //設備號
	loff_t			i_size; //大小
	...			...
}

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應用層：

// 打開驅動中創建的設備，open 會調用VFS層中的 sys_open();

int open("/dev/led", int flags, mode_t mode);

// 調用 sys_open() 的過程，詳見 http://blog.csdn.net/hxmhyp/article/details/22699669 ，感謝這位朋友細心講解

SYSCALL_DEFINE3(open, const char __user *, filename, int, flags, int, mode)；

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VFS層：

// open會調用內核中的 sys_open()，這個函數是經過變換得來的，參數與open完全吻合

// 參數1：函數名，

// 參數2：文件名類型

// 參數3：文件名

// 參數4：打開標志類型

// 參數5：打開文件標志

// 參數6：文件權限類型

// 參數7：文件權限

int sys_open(open, const char __user *, filename, int, flags, int, mode)

// 每個文件都對應一個 struct file 結構體，打開一個文件，系統都會將 struct file 添加到 struct fdtable 的數組中

 

struct fdtable {
	unsigned int max_fds;
	struct file __rcu **fd;      /* current fd array */
	fd_set *close_on_exec;
	fd_set *open_fds;
	struct rcu_head rcu;
	struct fdtable *next;
};

 

// 返回的文件描述符就是此文件的 struct file 在數組中的下標，從3開始（stdin-0 stdout-1 stderr-2）

 

struct file {
	struct path		f_path;		// 文件路徑
	const struct file_operations	*f_op;  // 文件操作對象
	unsigned int 		f_flags;	//文件標志
	fmode_t			f_mode;		// 文件權限
	loff_t			f_pos;		// 文件當前偏移量
	void			*private_data;	// 私有數據
	...			...
}

// 通過 struct file 中的文件路徑 f_path 得到文件的 inode 節點

long do_sys_open(int dfd, const char __user *filename, int flags, int mode)

static inline void fsnotify_open(struct file *file)

struct path *path = &file->f_path;

struct inode *inode = path->dentry->d_inode;

// 通過 inode 節點獲取文件設備號

// 遍歷 cdev 鏈表，獲取設備號，與此文件的設備號相同表示匹配成功

// 將匹配成功的 cdev 結構體中的 file_operations 賦值給此文件的 struct file，從而關聯到驅動層中的 xxx_open

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// 應用層	--->   	驅動層
// open		--->	xxx_open
// close	--->	xxx_open
// read		--->	xxx_open
// write	--->	xxx_open

ps：以上的縮進都表示包含於上一個函數中之內。