2010-3-10 sculla具有访问控制的字符设备 sbull块设备 代码阅读

sculla具有访问控制的字符设备

 

一、sucll_access_init()

1、与以前的简单scull和scullp一样，一开始就是分配设备号；

    (这个函数中没有为scull_dev结构申请内存，是因为这些结构的空间已经静态分配了）

2、在循环中调用scull_access_setup()函数，初始化每个设备（这个驱动中每个设备的访问控制方法不一样）。

在sucll_access_setup()中，主要完成以下工作：

   （1）初始化quantum、qset变量，初始化信号量；

   （2）调用cdev_init()函数，分配和初始化cdev结构，并把它与file_operation结构连接起来；

   （3）调用kobject_set_name()函数，这个貌似和设备模型之类的有关，暂时没管它；

   （4）调用cdev_add()通知内核；

注：scull_access_setup的第二个参数scull_dev_info是一个指向结构数组的指针，被指向的结构和数组的定义如下。在scull_access_devs数组中第二个成员指向一个scull_dev结构，因为被指向的结构是静态申明的，所以不需要动态为之分配内存了；第三个成员指向各个设备的file_operation结构，于是对不同的设备将使用不同的文件操作函数（实际上只有open和release函数不同）。

static struct scull_adev_info {

        char *name;

        struct scull_dev *sculldev;

        struct file_operations *fops;

} scull_access_devs[] = {

        { "scullsingle", &scull_s_device, &scull_sngl_fops },

        { "sculluid", &scull_u_device, &scull_user_fops },

        { "scullwuid", &scull_w_device, &scull_wusr_fops },

        { "sullpriv", &scull_c_device, &scull_priv_fops }

};

从上面的结构数组中，我们可以看到四类设备：scull_s_device、scull_u_device、scull_w_device、scull_c_device，这些分别对：

独占设备，每次只能由一个进程访问；

单用户使用的设备，每次只能由一个用户的进程访问；

阻塞型open设备，每次只能由一个用户使用，后来访问的用户被阻塞，而不是返回EBUSY；

打开时复制设备，对每个进程分配一个设备。

这些设备的读、写、定位的函数都是一样的，不同的是open和release，现分别说明如下：

二、scull_s_device

 scull_s_open

    1、对原子变量scull_s_available进行减一测试操作，如果返回值为0，则将该原子变量加一，返回-EBUSY；

2、如果是可写的打开，则清空数据的存储区域。

 scull_s_release

1、对原子量进行加一操作。

三、scull_u_device

 scull_u_open

1、加自旋锁（用户计数scull_u_count貌似是临界变量）

2、如果用户计数不为0、且当前的进程的uid与已获得文件反问权限的用户不同、且当前进程的用户不是root用户，则解自旋锁，返回-EBUSY。

3、如果用户计数为0，则将当前进程的uid赋值给scull_u_owner。

4、用户计数加一；

5、解自旋锁。

6、如果是可读的访问，则清空数据存储区域。

 scull_u_release

1、加自旋锁；

2、用户计数减一；

3、解自旋锁。

四、scull_w_device

 scull_w_open

1、加自旋锁；

2、在while的条件中调用scull_w_available()函数（该函数在用户计数为0或当前进程的uid或euid与已取得权限的用户相同或当前用户是root时返回1），

如果循环条件为1（scull_w_available()返回0）则进行以下操作：

   （1）解自旋锁；

   （2）如果是非阻塞型打开文件则返回-EAGAIN；

   （3）调用wait_event_interruptible()函数，将该进程放入等待队列scull_w_wait中，并设置判断条件为scull_w_available()返回值为1；

   （4）加自旋锁。

3、如果用户计数为0，则将当前进程的uid赋值给scull_w_owner；

4、用户计数加一；

5、解自旋锁；

6、如果是可写打开，则调用scull_trim()清空数据存储区。

 scull_w_release

1、加自旋锁；

2、用户计数减一，并将其赋值给变量tmp。

3、解自旋锁；

4、如果tmp为0，则唤醒等待队列scull_w_wait上的所有进程。

五、scull_c_device

    使用当前进程的控制终端的次设备号作为键值访问虚拟设备，于是运行在一个终端的所有进程共享设备。

 scull_c_open

1、判断当前进程是否有对应的终端，如果没有则返回 -EINVAL；

2、通过tty_devnum获得当前终端的此设备号，保存到key中；

3、加自旋锁；

4、调用scull_c_lookfor_device()函数来查找该终端对应的设备是否已经存在，如果不存在则创建一个，该函数主要进行以下操作：

   （1）在scull_listitem结构的链表中查找该终端对应的虚拟设备是否存在，如果存在则返回该设备scull_dev的指针；

   （2）创建一个新的scull_listitem结构，清空scull_dev成员对应的数据存储区域，初始化信号量等；

   （3）将该结构添加到链表中；

   （4）返回该结构中scull_dev的指针。

5、解自旋锁；

6、如果是可写的打开文件，清空数据存储区；

7、将scull_dev结构的指针赋给filp->data（这很重要，要不以后读写数据的时候怎么找设备啊）

 scull_c_release

     return 0;

六、scull_access_cleanup

    1、在循环中调用cdev_del()删除字符设备，并清空数据的存储区；

    2、遍历虚拟设备的链表，删除链表头（list_head），清空每个虚拟设备的数据存储区域，释放scull_listitem结构；

    3、释放设备号。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sbull块设备

 

 

一、sbull_init

    1、调用register_blkdev()函数想内核注册设备，并获得主设备号；

    2、为sbull_dev结构分配内存；

    3、在循环中调用setup_device()，初始化每个设备。setup_device()函数完成了初始化的主要工作，有必要详细叙述，故另起一节；

    

二、setup_device

1、初始化设备大小、数据存储区域和自旋锁（该自旋锁与请求队列相关）等

2、创建定时器，将其与sbull_invalidate函数联系起来（定时时间到了，则调用该函数“移除”设备）；

3、根据request_mode的不同，选择不同的请求处理方式：

    RM_NOQUEUE （不使用请求队列）：

   （1）调用函数blk_alloc_queue()函数分配一个请求对列（与blk_queue_make_request不同的是他并未真正建立一个保存请求的队列）；

   （2）队列申请成功后，调用blk_requeue_make_request()函数将“构造请求”函数sbull_make_request与之联系起来。在sbull中sbull_make_request将处理所有io请求；

   RM_FULL（这种模式将传输request中的bio）：

  （1）调用blk_init_queue()函数分配请求队列，并将其与自旋锁dev->lock和请求处理函数sbull_full_request()函数联系起来；

   RM_SIMPLE（简单模式，直接使用request）：

  （1）调用blk_init_queue()函数分配请求队列，并将其与自旋锁dev->lock和请求处理函数sbull_requset()联系起来

    4、调用blk_queue_hardsect_size()函数通知内核设备所支持的扇区大小；

    5、调用alloc_disk()分配gendisk结构，继而初始化，以及调用set_capacity()函数设定硬件容量，然后调用add_diak()通知系统；

    

三、sbull_exit

1、循环中调用del_timer_sync()函数删除定时器（该函数有什么特点还没具体看）；

2、调用del_gendisk()函数卸载磁盘，之后调用put_disk()处理引用计数；

3、如果是不使用请求队列的模式则调用blk_put_queue释放请求队列，否则调用blk_cleanup_queue()函数释放请求队列；

4、释放数据储存区域；

5、释放设备号和sbull_dev结构的内存空间

四、sbull_open

1、删除定时器；

2、加自旋锁；

3、如果用户计数为0，则调用check_disk_change()检查设备介质是否改变；

4、用户计数加一；

5、解自旋锁；

五、sbull_release

    1、获取自旋锁；

2、用户计数减一；

3、启动定时器；

5、解自旋锁；

六、对移动设备的支持

    在setup_device()函数中启用了一个定时器，时间到了后会调用sbull_invalidate()函数，如果此时无用户使用该设备或该设备上没有数据，则sbull_invalidate()函数将dev->media_change设置为1；

在块设备的block_device_operation结构中.media_change 和.revalidate_disk指针分别被赋值为sbull_media_change和sbull_revalidate。

sbull_media_change函数只是返回media_change的值，返回非零值代表设备介质已改变；

介质改变后将调用sbull_revalidate，在真实的设备中该函数应该完成一些必须的工作，入读取分区表等，在sbull中只将media_change的值赋为0，然后清零数据存储区域。

七、ioctl

sbull的ioctl只处理一个命令——对设备物理信息的查询请求。

八、RM_SIMPLE

RM_SIMPLE模式中，请求处理函数为sbull_request，由该函数来处理数据请求：

1、在while的循环条件中调用elv_next_request()函数获取未完成的request，在循环体中完成以下操作：

   （1）如果该request不是文件系统请求（不是移动数据块），则调用end_request传递0，表示不能完成该请求；

   （2）调用sbull_transfer()函数传输数据（在sbull_transfer()函数中，调用memcpy传输数据）；

   （3）调用end_request()函数，传递1通知系统数据传递成功。

九、RM_FULL

    RM_FULL模式中，请求处理函数为sbull_full_request，由该函数来处理数据请求：

    在while的循环条件中调用elv_next_request()函数获取未完成的request，在循环体中完成以下操作：

1、如果该request不是文件系统请求（不是移动数据块），则调用end_request传递0，表示不能完成该请求；

2、调用函数sbull_xfer_requset()进行数据传输，sbull_xfer_requset()函数的主要工作是调用宏re_for_each_bio遍历请求中每个bio，对每个bio调用sbull_xfer_bio函数。sbull_xfer_bio函数调用宏bio_for_each_segment()遍历bio中的每个段，并在循环体中完成以下操作：

   （1）为缓冲映射虚拟内存地址；

   （2）调用函数sbull_transfer函数进行数据传输；

   （3）取消虚拟内存的映射   

3、调用end_that_requset_first通知块设备子系统，若返回值为0表示数据都被传输完成，于是调用blkdev_dequeue_request()函数删除该request，之后调用end_that_requset_last()函数通知任何等待已经完成请求的对象，并重复利用该request机构。

十、RM_NOQUEUE

为了优化硬盘的访问，I/O调度程序会对块设备请求队列进行管理，完成合并、排序的操作，但是对于随机访问存储设备，这将不会对性能带来优化。（貌似空操作调度noop本来就不会对队列进行合并、排序等操作）。

RM_NOQUEUE模式使用的是“构造请求函数（make_request）”，它能够完成的事情：直接进行传输，或者对请求进行进一步操作（如：将请求与已存在请求合并等），sbull实现的是直接传输，在sbull_make_requset()函数中的操作为：

1、调用sbull_xfer_bio完成bio请求；

2、调用bio_endi，告诉bio结构的创建者请求的完成情况。