ch03s03.html

完整的Linux 设备驱动第3版

<dt><span class="term"><span>int (*dir_notify)(struct file *, unsigned long);</span></span></dt>
<dd><p>这个方法在应用程序使用 fcntl 来请求目录改变通知时调用. 只对文件系统有用; 驱动不需要实现 dir_notify.</p></dd>
</dl></div>
<p>scull 设备驱动只实现最重要的设备方法. 它的 file_operations 结构是如下初始化的:</p>
<pre class="programlisting">
struct file_operations scull_fops = {
 .owner =  THIS_MODULE, 
 .llseek =  scull_llseek, 
 .read =  scull_read, 
 .write =  scull_write, 
 .ioctl =  scull_ioctl, 
 .open =  scull_open, 
 .release =  scull_release,  
};  
</pre>
<p>这个声明使用标准的 C 标记式结构初始化语法. 这个语法是首选的, 因为它使驱动在结构定义的改变之间更加可移植, 并且, 有争议地, 使代码更加紧凑和可读. 标记式初始化允许结构成员重新排序; 在某种情况下, 真实的性能提高已经实现, 通过安放经常使用的成员的指针在相同硬件高速存储行中.</p>
</div>
<div class="sect2" lang="zh-cn">
<div class="titlepage"><div><div><h3 class="title">
<a name="ThefileStructure.sect"></a>3.3.2.&#160;文件结构</h3></div></div></div>
<p>struct file, 定义于 &lt;linux/fs.h&gt;, 是设备驱动中第二个最重要的数据结构. 注意 file 与用户空间程序的 FILE 指针没有任何关系. 一个 FILE 定义在 C 库中, 从不出现在内核代码中. 一个 struct file, 另一方面, 是一个内核结构, 从不出现在用户程序中.</p>
<p>文件结构代表一个打开的文件. (它不特定给设备驱动; 系统中每个打开的文件有一个关联的 struct file 在内核空间). 它由内核在 open 时创建, 并传递给在文件上操作的任何函数, 直到最后的关闭. 在文件的所有实例都关闭后, 内核释放这个数据结构.</p>
<p>在内核源码中, struct file 的指针常常称为 file 或者 filp("file pointer"). 我们将一直称这个指针为 filp 以避免和结构自身混淆. 因此, file 指的是结构, 而 filp 是结构指针.</p>
<p>struct file 的最重要成员在这展示. 如同在前一节, 第一次阅读可以跳过这个列表. 但是, 在本章后面, 当我们面对一些真实 C 代码时, 我们将更详细讨论这些成员.</p>
<div class="variablelist"><dl>
<dt><span class="term"><span>mode_t f_mode;</span></span></dt>
<dd><p>文件模式确定文件是可读的或者是可写的(或者都是), 通过位 FMODE_READ 和 FMODE_WRITE. 你可能想在你的 open 或者 ioctl 函数中检查这个成员的读写许可, 但是你不需要检查读写许可, 因为内核在调用你的方法之前检查. 当文件还没有为那种存取而打开时读或写的企图被拒绝, 驱动甚至不知道这个情况.</p></dd>
<dt><span class="term"><span>loff_t f_pos;</span></span></dt>
<dd><p>当前读写位置. loff_t 在所有平台都是 64 位( 在 gcc 术语里是 long long ). 驱动可以读这个值, 如果它需要知道文件中的当前位置, 但是正常地不应该改变它; 读和写应当使用它们作为最后参数而收到的指针来更新一个位置, 代替直接作用于 filp-&gt;f_pos. 这个规则的一个例外是在 llseek 方法中, 它的目的就是改变文件位置.</p></dd>
<dt><span class="term"><span>unsigned int f_flags;</span></span></dt>
<dd><p>这些是文件标志, 例如 O_RDONLY, O_NONBLOCK, 和 O_SYNC. 驱动应当检查 O_NONBLOCK 标志来看是否是请求非阻塞操作( 我们在第一章的"阻塞和非阻塞操作"一节中讨论非阻塞 I/O ); 其他标志很少使用. 特别地, 应当检查读/写许可, 使用 f_mode 而不是 f_flags. 所有的标志在头文件 &lt;linux/fcntl.h&gt; 中定义.</p></dd>
<dt><span class="term"><span>struct file_operations *f_op;</span></span></dt>
<dd><p>和文件关联的操作. 内核安排指针作为它的 open 实现的一部分, 接着读取它当它需要分派任何的操作时. filp-&gt;f_op 中的值从不由内核保存为后面的引用; 这意味着你可改变你的文件关联的文件操作, 在你返回调用者之后新方法会起作用. 例如, 关联到主编号 1 (/dev/null, /dev/zero, 等等)的 open 代码根据打开的次编号来替代 filp-&gt;f_op 中的操作. 这个做法允许实现几种行为, 在同一个主编号下而不必在每个系统调用中引入开销. 替换文件操作的能力是面向对象编程的"方法重载"的内核对等体.</p></dd>
<dt><span class="term"><span>void *private_data;</span></span></dt>
<dd><p>open 系统调用设置这个指针为 NULL, 在为驱动调用 open 方法之前. 你可自由使用这个成员或者忽略它; 你可以使用这个成员来指向分配的数据, 但是接着你必须记住在内核销毁文件结构之前, 在 release 方法中释放那个内存. private_data 是一个有用的资源, 在系统调用间保留状态信息, 我们大部分例子模块都使用它.</p></dd>
<dt><span class="term"><span>struct dentry *f_dentry;</span></span></dt>
<dd><p>关联到文件的目录入口( dentry )结构. 设备驱动编写者正常地不需要关心 dentry 结构, 除了作为 filp-&gt;f_dentry-&gt;d_inode 存取 inode 结构.</p></dd>
</dl></div>
<p>真实结构有多几个成员, 但是它们对设备驱动没有用处. 我们可以安全地忽略这些成员, 因为驱动从不创建文件结构; 它们真实存取别处创建的结构.</p>
</div>
<div class="sect2" lang="zh-cn">
<div class="titlepage"><div><div><h3 class="title">
<a name="TheinodeStructure.sect"></a>3.3.3.&#160;inode 结构</h3></div></div></div>
<p>inode 结构由内核在内部用来表示文件. 因此, 它和代表打开文件描述符的文件结构是不同的. 可能有代表单个文件的多个打开描述符的许多文件结构, 但是它们都指向一个单个 inode 结构.</p>
<p>inode 结构包含大量关于文件的信息. 作为一个通用的规则, 这个结构只有 2 个成员对于编写驱动代码有用:</p>
<div class="variablelist"><dl>
<dt><span class="term">dev_t i_rdev;<span></span></span></dt>
<dd><p>对于代表设备文件的节点, 这个成员包含实际的设备编号.</p></dd>
<dt><span class="term">struct cdev *i_cdev;<span></span></span></dt>
<dd><p>struct cdev 是内核的内部结构, 代表字符设备; 这个成员包含一个指针, 指向这个结构, 当节点指的是一个字符设备文件时.</p></dd>
</dl></div>
<p>i_rdev 类型在 2.5 开发系列中改变了, 破坏了大量的驱动. 作为一个鼓励更可移植编程的方法, 内核开发者已经增加了 2 个宏, 可用来从一个 inode 中获取主次编号:</p>
<pre class="programlisting">
unsigned int iminor(struct inode *inode);
unsigned int imajor(struct inode *inode);
</pre>
<p>为了不要被下一次改动抓住, 应当使用这些宏代替直接操作 i_rdev.</p>
</div>
<div class="footnotes">
<br><hr width="100" align="left">
<div class="footnote"><p><sup>[<a name="ftn.id415071" href="#id415071">10</a>] </sup>注意, release 不是每次进程调用 close 时都被调用. 无论何时共享一个文件结构(例如, 在一个 fork 或 dup 之后), release 不会调用直到所有的拷贝都关闭了. 如果你需要在任一拷贝关闭时刷新挂着的数据, 你应当实现 flush 方法.</p></div>
</div>
</div>
<div class="navfooter">
<hr>
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