Linux字符设备驱动(三)-文件操作函数实现

         前面已经成功的注册了一个字符设备驱动了,不过呢,还有一个结构体是空的,就是file_operations,这个结构体是字符设备驱动的核心东西了,前面也说过,字符设备驱动其实就是实现这个结构体里的函数了.这个结构体比较庞大啊,好像比我电脑的屏幕大多了,不过,这里的结构体是按需实现,也就是说你不需要全部实现,按特定情况实现就是了,比如一个字符设备驱动在最简的时候只需要实现 ioctl这一个函数就可以了!下面还是来看一下这个结构体吧:

struct file_operations {
                       struct module *owner;                                         
                       loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
                       ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
                       ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
                       ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
                       ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
                       int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
                       unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
                       long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
                       long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
                       int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
                       int (*open) (struct inode *, struct file *);
                       int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
                       int (*release) (struct inode *, struct file *);
                       int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);
                       int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);
                       int (*fasync) (int, struct file *, int);
                       int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
                      ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
                      unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
                      int (*check_flags)(int);
                      int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
                      ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);
                      ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);
                      int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **);
                      long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset,loff_t len);
};

 下面简单说一下常用的几个吧,其余的我也不知道了,又忘了,选择性失忆:

  struct module *owner;         //一般直接指定为THIS_MODULE

     1:文件指针操作函数

           这个函数是文件指针操作函数,对应于系统调用的  off_t lseek(int fildes, off_t offset, int whence),这个系统调用做什么的我又忘了,自己查去.当我们调用这个系统调用操作字符设备的时候,那么实际上就会调用这个结构体里的这个函数.第一个参数是文件指针,第二个参数是移动的字节数,第三个参数是相对位置.原形如下:

loff_t (*llseek) (struct file *filp, loff_t offset, int whence);       

 

     2:文件打开函数

                     此函数将在我们对字符设备节点进行打开操作的时候,也就是使用系统调用的open函数的时候调用.第一个参数是inode形的结构体,这表示一个文件,就是我们的字符设备文件结点,是内核内部用来表示文件的,第二个参数表示打开的文件,一个文件可以被打开多次,所以会有多个filp存在.正常情况下这个函数运行成功应该返回0;我们可以在这个函数里做一些对设备的打开操作,等.

                    int (*open) (struct inode * ind, struct file * filp);

 

     3:读数据操作函数

                               这个函数就是用户空间要从字符设备里读数据的时候调用read系统调用的时候调用的,第一个参数是打开的文件指针,第二个参数是用户空间的缓冲区地址,第三个参数size_t size是要读的字节数,第4个参数loff_t * offset是文件指针;注意这个文件指针,我们在用户空间调用read,write系统调用每读一次文件的时候是不是文件指针都会自动移动吗?就是这个参数,在驱动里需要我们自己维护这个参数,当然内核不会帮你做,我也不可能帮你做的,上帝更不会了,所以不要忘了!当然如果你不需要这个参数,也可以不处理它.函数正常处理后应该返回读取的字节数,错误返回小于0的值;

                     ssize_t (*read) (struct file *filp, char __user * buff, size_t size, loff_t * offset);

          

           注意:这里的读取是从内核空间把数据往用户空间copy,当然我们不能直接使用memcpy这样的函数,内核提供了2个函数来做这些事情,一个是内核向用户空间copy,一个是用户空间向内核copy.函数远行如下:

          

unsigned long copy_to_user(void __user *to, const void *from, unsigned long n);

unsigned long copy_from_user(void *to, const void __user *from, unsigned long n);

                      我们应该检测这个2个函数的返回值,以判断是否执行成功,因为内核认为这2个函数的执行是很重要的,所以一定要对它们进行检测,看是否运行成功.记住这函数如果copy成功,将会返回0,如果没有copy成功,将会返回没有copy成功的字节数.

    4:写数据操作函数

                       这个函数就是用户空间向内核写数据的时候所调用的函数,这个函数的参数和读操作函数一样,在操作成功后,应该返回实际写入的字节数,如操作失败,则应该返回小于0的值.同样应该使用内核提供的copy_from_user函数来操作数据。

            ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);

   5：文件关闭函数

                                 这个函数是在调用close系统调用的时候调用的，基本上做和open函数向反的工作，就不多写了。原形如下啊：

            int (*release) (struct inode *, struct file *);

 

            总结：今天没写什么，就是抄了不少东西过来，呵呵，这样抄一次，选择性失忆的可能性就小多了！ps：open和release如果不实现，内核是会提供一个默认的函数的。