解释一下struct inode与struct cdev的关系

struct inode和struct cdev都是Linux内核中的数据结构，用于表示文件和设备的抽象概念。

struct inode是用于表示文件的数据结构，其中包含了文件的各种属性和操作函数指针。每个文件都有一个唯一的inode结构体，可以通过inode结构体来获取文件的信息和进行文件操作。

struct cdev则是用于表示字符设备或块设备的数据结构，其中包含了设备的各种属性和操作函数指针。每个设备都有一个唯一的cdev结构体，可以通过cdev结构体来注册设备、处理设备操作和管理设备状态。

在Linux内核中，每个设备都有一个唯一的设备号，可以用来标识设备。当用户应用程序打开一个设备文件时，内核会根据设备号找到对应的cdev结构体，并将其与该文件的inode结构体关联起来。这样，用户应用程序就可以通过inode结构体来进行文件操作，并通过cdev结构体来管理设备状态和处理设备操作。因此，struct inode和struct cdev是密切相关的，两者在Linux内核中都扮演着重要的角色。

相关问题

#include <linux/module.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/gpio.h> // 各种gpio的数据结构及函数 #include <linux/cdev.h> #include <linux/init.h> //__init __exit 宏定义声明 #include <linux/device.h> //class devise声明 #include <linux/uaccess.h> //copy_from_user 的头文件 #include <linux/types.h> //设备号 dev_t 类型声明 #include <linux/ioctl.h> MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); #define IOCTL_GPIO_OFF 0 /*灭*/ #define IOCTL_GPIO_ON 1 /*亮*/ #define DEVICE_NAME "beepctrl_caiyuxin" static struct class *ioctrl_class; #define BEEP_MAJOR 0 /*预设的主设备号*/ static int BEEP_major = BEEP_MAJOR; /*BEEP设备结构体*/ struct BEEP_dev { struct cdev cdev; /*cdev结构体*/ }; struct BEEP_dev *BEEP_devp; /*设备结构体指针*/ // 定义三色BEEP的GPIO引脚 static const struct gpio beeps[] = { // { 2, GPIOF_OUT_INIT_HIGH, "BEEP_RED" }, // { 3, GPIOF_OUT_INIT_HIGH, "BEEP_GREEN" }, { 25, GPIOF_OUT_INIT_HIGH, "BEEP" }, }; int BEEP_open(struct inode *inode, struct file *filp)//打开设备节点 { // int i; // printk(KERN_INFO " beeps opened\n"); // for(i=0;i<3;i++) // { // gpio_set_value(beeps[i].gpio, 0); // } return 0; } static long int BEEP_ioctl(struct file *filp,unsigned int cmd, unsigned long arg) { //ioctl函数接口 if (arg > sizeof(beeps)/sizeof(unsigned long)) { return -EINVAL; } printk("arg,cmd: %ld %d\n", arg, cmd); switch(cmd) { case IOCTL_GPIO_OFF:// 设置指定引脚的输出电平为0，由电路图可知，输出0时为灭 gpio_set_value(beeps[arg].gpio, 0); break; case IOCTL_GPIO_ON: gpio_set_value(beeps[arg].gpio, 1); break; default: return -EINVAL; } return 0; } int BEEP_release(struct inode *inode, struct file *filp)//释放设备节点 { int i; printk(KERN_INFO "BEEPs driver successfully close\n"); for(i=0;i<3;i++) { gpio_set_value(beeps[i].gpio, 0); } return 0; } static const struct file_operations BEEP_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = BEEP_open, .release = BEEP_release, .unlocked_ioctl = BEEP_ioctl, /* 实现主要控制功能*/ }; /*初始化并注册cdev*/ static void BEEP_setup

(void) { int ret; dev_t devno = MKDEV(BEEP_major, 0); // 申请设备号 if (BEEP_major) { ret = register_chrdev_region(devno, 1, DEVICE_NAME); } else { ret = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 1, DEVICE_NAME); BEEP_major = MAJOR(devno); } if (ret < 0) { printk(KERN_WARNING "BEEP: unable to get major %d\n", BEEP_major); return; } BEEP_devp = kmalloc(sizeof(struct BEEP_dev), GFP_KERNEL); if (!BEEP_devp) { ret = -ENOMEM; goto fail_malloc; } memset(BEEP_devp, 0, sizeof(struct BEEP_dev)); /*初始化cdev*/ cdev_init(&BEEP_devp->cdev, &BEEP_fops); BEEP_devp->cdev.owner = THIS_MODULE; ret = cdev_add(&BEEP_devp->cdev, devno, 1); if (ret) { printk(KERN_NOTICE "BEEP: Error %d adding BEEP\n", ret); goto fail_add; } /* 创建class，并创建device */ ioctrl_class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME); if (IS_ERR(ioctrl_class)) { printk(KERN_ERR "failed to create class"); goto fail_class_create; } device_create(ioctrl_class, NULL, devno, NULL, DEVICE_NAME); gpio_request_array(beeps, ARRAY_SIZE(beeps)); printk(KERN_INFO "BEEP driver initialized\n"); return; fail_class_create: cdev_del(&BEEP_devp->cdev); fail_add: kfree(BEEP_devp); fail_malloc: unregister_chrdev_region(devno, 1); } static void __exit BEEP_exit(void)/*模块卸载函数*/ { dev_t devno = MKDEV(BEEP_major, 0); gpio_free_array(beeps, ARRAY_SIZE(beeps)); device_destroy(ioctrl_class, devno); class_destroy(ioctrl_class); cdev_del(&BEEP_devp->cdev); kfree(BEEP_devp); unregister_chrdev_region(devno, 1); printk(KERN_INFO "BEEP driver unregistered\n"); } module_init(BEEP_setup); /*模块入口*/ module_exit(BEEP_exit); /*模块出口*/ MODULE_AUTHOR("caiyuxin"); MODULE_DESCRIPTION("BEEP driver"); MODULE_ALIAS("BEEP driver"); 分析： 1.该驱动程序是一个字符设备驱动程序，对应的设备节点为/beepctrl_caiyuxin 2.定义了IOCTL_GPIO_OFF和IOCTL_GPIO_ON两个命令，用于控制输出灯的亮灭 3.定义了BEEP_open、BEEP_release、BEEP_ioctl三个函数，分别对应设备节点的打开、关闭、控制操作 4.定义了BEEP_setup和BEEP_exit两个函数，分别对应驱动程序的初始化和卸载 5.使用了GPIO控制LED的输出电平

/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。
*/