Linux字符设备驱动详解：cdev与file_operations关键

本章深入探讨了Linux设备驱动中的关键部分——字符设备驱动。字符设备驱动是Linux设备驱动的基础，对于理解整个系统的运作至关重要。首先，我们关注的是Linux内核中的核心数据结构cdev，它是描述字符设备的基本容器（见代码清单6.1）。cdev结构体包含多个字段，如kobject对象（代表设备对象）、所属模块的指针、文件操作结构体（定义设备与文件系统交互的接口）以及设备号（通过MAJOR和MINOR宏可以解析为主设备号和次设备号）。 接下来，file_operations结构体是驱动程序与虚拟文件系统交互的核心，它定义了一系列函数，如打开、读取、写入、关闭等操作，这些函数的实现决定了设备的具体功能。cdev结构体还提供了初始化、分配和释放的辅助函数，如cdev_init、cdev_alloc和cdev_put，用于管理设备对象的生命周期。 作为实例，第六章介绍了一个名为globalmem的虚拟字符设备，它将在后续章节中被频繁引用，用来演示驱动程序的编写和并发控制等概念。在6.3节中，详细地讲解了如何编写globalmem设备的驱动程序，包括重点剖析了读写函数、seek()函数和IO控制函数的实现，以及如何利用file_operations来扩展设备的功能。此外，这一节还展示了如何改造驱动程序以利用文件私有数据，增强设备的个性化处理能力。 6.4节则是在用户空间验证6.3节中编写的globalmem设备驱动，确保驱动在实际环境中能够正常工作并与其他系统组件无缝协作。通过这样的实践，读者能够深入了解字符设备驱动的每一个环节，并掌握其实现原理。 本章通过逐步深入的方式，帮助学习者建立起Linux字符设备驱动开发的扎实基础，从理论到实践，从数据结构到函数实现，再到实际应用，为后续更复杂的设备驱动学习打下坚实的基础。