cdev和设备类的关系

在Linux内核中，设备类（device class）是一种抽象，用于将不同类型的设备进行分类。Cdev是Linux内核中的一个数据结构，用于表示字符设备。设备类和Cdev之间存在一定的关系。

具体来说，设备类是由内核中的struct class结构体表示的，它可以包含多个Cdev对象。设备类和Cdev的关系类似于一个文件夹和其中的文件的关系，一个设备类可以包含多个Cdev，而每个Cdev又对应一个具体的字符设备。

当应用程序需要访问某个字符设备时，它会通过设备文件（Device file）来进行访问。设备文件是由内核中的struct file结构体表示的，它包含了对应的Cdev对象指针。当应用程序打开设备文件时，内核会将其与对应的Cdev对象关联起来，然后调用Cdev提供的函数来进行字符设备的读写操作。

因此，设备类和Cdev是Linux内核中两个重要的概念，它们一起提供了字符设备的抽象和访问接口。

相关问题

/1. 声明一个 led 字符设备结构体 static struct cdev led_cdev; //2.1 声明一个设备号 static dev_t led_num; //声明一个 myled 的类指针 static struct class * led_class; //声明一个 led 的设备指针 static struct device *led_device; //4.定义一个文件操作集 int led_open(struct inode * inode, struct file *file) { printk(KERN_INFO"led_open\n"); return 0; } //ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *); ssize_t led_write(struct file * file, const char __user * buff, size_t len, loff_t * offset) { int rt; char kbuf[64]={0}; if(buff==NULL) return -EINVAL; if(len > sizeof kbuf) len=sizeof kbuf; //注释：unsigned long copy_from_user(void *to, const void __user *from, unsigned long n) rt=copy_from_user(kbuf,buff,len); len=len-rt; printk("copy from user buf is %s,len=%d\n",buff,len); return len; } //注释：ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *); ssize_t led_read(struct file *file, char __user * buff, size_t len, loff_t * offset) { int rt; char kbuff[64]="I'm kernel data"; if(buff==NULL) return -EINVAL; if(len > sizeof kbuff) len=sizeof kbuff; rt=copy_to_user(buff, kbuff, strlen(kbuff)); len=strlen(kbuff)-rt; printk("len=%d\n",len); return len; } int led_close(struct inode * inode, struct file *file) { printk("led_close\n"); return 0; } struct file_operations led_fops={ .owner = THIS_MODULE, .open = led_open, .write = led_write, .read = led_read, .release = led_close }; static int __init kernel_init(void) { int re; //2.2 构建一个设备号,主设备号为 240，次设备号为 0 led_num=MKDEV(240,0); /3. 注册是设备号 re=register_chrdev_region(led_num, 1, "myled"); if(re<0) { printk("register_chrdev_region error\n"); goto err_register_chrdev_region; } cdev_init(&led_cdev,&led_fops); re=cdev_add(&led_cdev, led_num, 1); if(re<0) { printk("cdev_add failed\n"); goto err_cdev_add; } //创建 myled 的设备类/sys/class 目录中找到 led_class=class_create(THIS_MODULE,"myled"); if(IS_ERR(led_class)) { printk(KERN_INFO"class create error\n"); re=PTR_ERR(led_class); goto err_class_create; } //创建设备类成功创建 myled 的设备信息 led_device=device_create(led_class,NULL,led_num,NULL,"myled"); if (IS_ERR(led_device)) { re = PTR_ERR(led_device); printk("device_create leds device fail\n"); goto err_device_create; } printk(KERN_INFO"mylded_drv\n"); return 0; err_device_create: class_destroy(led_class); err_class_create: cdev_del(&led_cdev); err_cdev_add: unregister_chrdev_region(led_num, 1); return re; err_register_chrdev_region: return re; } static void __exit kernel_exit(void) { device_destroy(led_class,led_num); class_destroy(led_class); cdev_del(&led_cdev); unregister_chrdev_region(led_num, 1); printk("exit myled_drv\n"); } module_init(kernel_init); module_exit(kernel_exit); MODULE_AUTHOR("wangna wangna@blackfin.uclinux.org 1351234556"); MODULE_DESCRIPTION("kernel module test"); MODULE_LICENSE("GPL");为以上代码增加注释

/*
* 该模块实现了一个 led 字符设备，在 /dev 目录下创建 myled 设备文件。
* 本模块实现了文件操作集中的 open、write、read 和 close 函数。
* 使用 register_chrdev_region 函数注册了设备号，使用 cdev_add 函数将设备添加到系统中。
* 使用 class_create 函数创建了 myled 的设备类，使用 device_create 函数创建了 myled 的设备信息。
* 最后使用 module_init 和 module_exit 宏定义了 init 和 exit 函数，并且指定了模块的作者、描述和许可证。
*/

write a kernel module which create a cdev, and implemete cdev read/write with sysfs

### 回答1：
写一个内核模块，该模块创建一个cdev，并使用sysfs实现cdev读/写：

1. 首先，在内核模块中包含必要的头文件，如：#include <linux/init.h>、#include <linux/module.h>、#include <linux/cdev.h>、#include <linux/sysfs.h>等。

2. 定义cdev结构体：
struct cdev my_cdev;

3. 实现cdev的初始化：
cdev_init(&my_cdev, &fops);

4. 注册cdev：
cdev_add(&my_cdev, dev_id, 1);

5. 实现sysfs读/写接口：
static ssize_t my_sysfs_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf)
{
// 实现读操作
}

static ssize_t my_sysfs_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
{
// 实现写操作
}

6. 在sysfs中创建属性：
static struct kobj_attribute my_sysfs_attribute = __ATTR(my_sysfs, 0644, my_sysfs_show, my_sysfs_store);

7. 在sysfs中创建目录：
static struct kobject *my_kobj;

8. 在模块加载时初始化sysfs：
my_kobj = kobject_create_and_add("my_sysfs", kernel_kobj);
sysfs_create_file(my_kobj, &my_sysfs_attribute.attr);

9. 在模块卸载时删除sysfs：
kobject_put(my_kobj);
sysfs_remove_file(my_kobj, &my_sysfs_attribute.attr);

这是一个简单的cdev与sysfs的示例代码，具体实现可能会有差别。

### 回答2：
要创建一个内核模块，需要使用C语言编写，实现以下功能：
1. 创建一个字符设备（cdev）对象。
2. 使用sysfs接口实现cdev的读写功能。

首先，在内核模块中引入所需的头文件：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/sysfs.h>

然后，定义一个字符设备的结构体和设备编号：

static struct cdev my_cdev;
static dev_t dev;

接下来，实现cdev的读写函数：

static ssize_t cdev_read(struct file *file, char __user *buf, size_t len, loff_t *offset) {
  // 读取cdev的数据并将其写入用户空间缓冲区（buf）
  return 0; // 返回读取的字节数
}

static ssize_t cdev_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t len, loff_t *offset) {
  // 将用户空间缓冲区的数据写入cdev
  return len; // 返回写入的字节数
}

接下来，定义file_operations结构体，并将cdev的读写函数指定给对应的函数指针：

static struct file_operations fops = {
  .owner = THIS_MODULE,
  .read = cdev_read,
  .write = cdev_write,
};

然后，在模块初始化函数中创建cdev对象、注册字符设备和创建sysfs节点：

static int __init module_init_func(void) {
  // 分配设备号
  alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "my_device");

  // 初始化cdev
  cdev_init(&my_cdev, &fops);

  // 添加cdev
  cdev_add(&my_cdev, dev, 1);

  // 创建sysfs节点
  struct class *my_class = class_create(THIS_MODULE, "my_device_class");
  device_create(my_class, NULL, dev, NULL, "my_device");

  return 0;
}

最后，在模块退出函数中注销cdev和删除sysfs节点：

static void __exit module_exit_func(void) {
  // 移除cdev
  cdev_del(&my_cdev);

  // 删除sysfs节点
  device_destroy(my_class, dev);
  class_destroy(my_class);

  // 释放设备号
  unregister_chrdev_region(dev, 1);
}

完成上述步骤后，记得在模块的入口和出口函数进行声明：

module_init(module_init_func);
module_exit(module_exit_func);

这样，就完成了一个创建cdev并使用sysfs实现读写功能的内核模块。当该模块加载到内核时，可以通过/sys/class/my_device/my_device节点进行读写操作。

### 回答3：
写一个内核模块来创建一个cdev，并使用sysfs实现cdev的读写。

内核模块是Linux内核中的一段代码，用于扩展和定制内核的功能。在这个任务中，我们需要实现一个内核模块，它将创建一个字符设备（cdev）并通过sysfs接口实现读写操作。

首先，我们需要在内核模块中包含以下头文件：

#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/uaccess.h>

我们接下来定义一些变量，包括我们要创建的字符设备的主次设备号，设备类和字符设备结构：

#define DEVICE_NAME "my_cdev"
#define MAJOR_NUM 0
#define MINOR_NUM 0

static struct cdev my_cdev;
static struct class *my_class;
static dev_t my_dev;

然后，我们开始实现模块的初始化和清理函数。在初始化函数中，我们首先使用`alloc_chrdev_region`来动态分配设备号，然后使用`class_create`来创建设备类。接下来，我们使用`cdev_init`初始化字符设备，并使用`cdev_add`将字符设备添加到系统中。

static int __init my_cdev_init(void)
{
    if (alloc_chrdev_region(&my_dev, MINOR_NUM, 1, DEVICE_NAME) < 0)
    {
        printk(KERN_ALERT "Failed to allocate device number\n");
        return -1;
    }

    my_class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME);
    if (IS_ERR(my_class))
    {
        printk(KERN_ALERT "Failed to create device class\n");
        unregister_chrdev_region(my_dev, 1);
        return -1;
    }

    cdev_init(&my_cdev, NULL);
    if (cdev_add(&my_cdev, my_dev, 1) < 0)
    {
        printk(KERN_ALERT "Failed to add device to system\n");
        device_destroy(my_class, my_dev);
        class_destroy(my_class);
        unregister_chrdev_region(my_dev, 1);
        return -1;
    }

    return 0;
}

接下来，我们需要定义读写操作的回调函数。这里我们可以通过sysfs接口来实现这些函数。我们需要实现`cdev_read`和`cdev_write`函数，这些函数将在sysfs文件中调用。

static ssize_t cdev_read(struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf)
{
    // 读取操作的逻辑

    return count;
}

static ssize_t cdev_write(struct device *dev, struct device_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
{
    // 写入操作的逻辑

    return count;
}

最后，我们需要定义用于创建sysfs文件的`DEVICE_ATTR`宏。

static struct device_attribute dev_attr = {
    .attr = {
        .name = "my_cdev",
        .mode = S_IRUSR | S_IWUSR,
    },
    .show = cdev_read,
    .store = cdev_write,
};

最后，在初始化函数中，我们将创建sysfs文件并将其与对应的字符设备关联：

static int __init my_cdev_init(void)
{
    // ...

    if (device_create_file(&my_class->dev, &dev_attr.attr) < 0)
    {
        printk(KERN_ALERT "Failed to create sysfs file\n");
        cdev_del(&my_cdev);
        device_destroy(my_class, my_dev);
        class_destroy(my_class);
        unregister_chrdev_region(my_dev, 1);
        return -1;
    }

    return 0;
}

这样，我们就完成了一个创建cdev并通过sysfs实现读写操作的内核模块。

最后，我们需要在模块的清理函数中删除sysfs文件、字符设备以及设备类，并释放分配的设备号：

static void __exit my_cdev_exit(void)
{
    device_remove_file(&my_class->dev, &dev_attr.attr);
    cdev_del(&my_cdev);
    device_destroy(my_class, my_dev);
    class_destroy(my_class);
    unregister_chrdev_region(my_dev, 1);
}

module_init(my_cdev_init);
module_exit(my_cdev_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

以上就是一个用于创建cdev、并通过sysfs实现读写操作的内核模块的实现。