Linux 字符设备

Linux的device主要可以分为三种：

1：char device

2：block device

3：network device

本文主要描述chardevice：

1：主、次设备号（Major and Mirror Numbers）

    通过ls的时候就可以看到，每个设备都有主、次设备号，其中主设备号用于表示哪个驱动，次设备号用于表示哪个设备；

    可以通过MAJOR(dev_t dev)、MINOR(dev_tdev)从一个设备号获取主、次设备号；

    可以通过MKDEV(int major, intminor)将主、次设备号组合成一个设备号。  

     

    1）设备号的申请

   设备号可以动态申请，也可以用户指定

   用户指定：int register_chrdev_region(dev_tfrom, unsigned count, const char *name)；

   动态申请：int alloc_chrdev_region(dev_t *dev,unsigned baseminor, unsigned count,

constchar *name)

    2）设备号的释放

          unregister_chrdev_region

2：主要数据结构

struct cdev {

structkobject kobj;

structmodule *owner;

const struct file_operations *ops;

structlist_head list;

dev_tdev;

unsignedint count;

};

其中ops为常见的文件操作接口（read、write等），

当用户态open一个字符设备文件，并通过read、write等系统调用操作字符设备文件时，由于内核态不能直接访问用户态的地址，必须在系统调用处理函数入口通过copy_to_user或copy_from_user来完成用户态空间与内核态地址的数据交换，原因如下：

1）：在不同的架构以及不同的配置下，用户态的指针在内核态下可能是无效的，没有映射的；

2）：如果用户态指针所映射的内存区域被交换出去，那在内核态访问的话就会导致缺页异常，而内核是不允许缺页的；

3）：处于安全的考虑，如果不做用户态指针的判断与转换，那即使传进来一个恶意的地址，内核也会直接去访问、修改。

 

内核在处理copy_to_user或copy_from_user时，如果用户态的地址空间还没有建立物理页映射，则会产生异常，不过内核针对copy_to_user和copy_from_user产生的异常做了特殊判断，保证内核产生缺页异常时不会挂死；

 

3：注册一个字符设备主要步骤

     1）：分配设备号

                register_chrdev_region或alloc_chrdev_region      

     2）：分配字符设备控制块（一般用全局变量）

                cdev = cdev_alloc();

     3）：设置字符设备处理函数

               cdev->ops = fops;

     4）：设置kobject的name，用于在sysfs里显示

               kobject_set_name(&cdev->kobj,"%s", name);

     5）：通过cdev_add将新的字符设备注册到系统中