字符设备的注册（struct cdev结构体的使用解释）

在linux内核2.6版本以前，注册一个字符设备的的经典方法是使用register_chrdev，相应的从设备中注销字符设备的方法是unregister_chrdev，而在2.6版本以后，字符设备函数的注册与注销使用的是如下一套方法：

#include<linux/cdev.h> 
struct cdev *cdev_alloc(void);                                                      //分配一个独立的cdev结构 
void cdev_init(struct cdev *dev,struct file_operations *fops);     //初始化cdev结构 
int cdev_add(struct cdev *dev,dev_t num,unsigned int count); 
void cdev_del(struct cdev *dev);                                                 //移除一个字符设备

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

};

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，两个函数完成都功能基本一致，只是 cdev_init()还多赋了一个cdev->ops的值。

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。

int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsignedcount)
{
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。内核中所有都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。

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。

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。