file、inode在应用层和驱动层之间的联系_转

转自：http://blog.csdn.net/dreaming_my_dreams/article/details/8272586

应用层和驱动的衔接，一直是一个老大难问题，若弄不清楚，总觉得驱动写起来似是而非的。下面就说说我对他们的理解，还有就是如何实现一个驱动支持多个上设备的问题。

最主要涉及两个机制：inode和file。

在驱动中:

(1)、我们先找到一个设备号devno，可以动态申请，也可以静态设定，假设静态设定为major，minor，通过宏MKDEV(major,minor)来生成devno

(2)、构建对设备的操作函数file_opreation结构体，里面包含了的设备的操作：open、read、write、release、ioctl等

(3)、构建cdev结构体，里面填充两个主要成员dev(设备号)、file_operation(对设备的操作)

(4)、把cdev添加的cdev链表中：cdev_init、cdev_add

应用程序中:

fd=open("/dev/hello",O_RDWR)来打开设备文件，此设备节点对应有一个设备号，这是我们识别驱动和设备的桥梁。

打开 /dev/hello时，根据设备号，在cdev链表中找到cdev这个结构体，cdev里面包含了file_operation结构体，有设备的各种操作，打开时就调用里面的.open 函数。在这里要完成几件事：

(1)inode节点 每一个文件都对应有一个inode节点，inode结构体里.i_fop由cdev的file_operation填充，i_dev由cdev的设备号填充

(2)file结构体中的file_operation也同样由cdev中对应项填充，还有一项fd，对应于打开文件的文件描述符，fd和file一一对应，文件每打开一次，就有一个file结构体。所以file里面的.private就很重要，下面会说到。

还有一个问题，那就是多个相同的设备，会公用同一个驱动，所以要把每一个设备的私有数据封装起来，构成一个私有数据结构体。对设备的每一次读写，都通过操作设备的私有数据结构体中的资源来完成。也就是说，驱动在加载的时候，会申请多个设备私有资源结构体，每个结构体中包含了设备的所有私有资源，虽然公用一个驱动，可是通过设备号找到此设备号对应设备的私有资源，说的有点拗口。这可以通过file结构体的.private来指向。

例如封装私有数据的结构体为：

struct hello_device{

char buf[128]; //设备的私有资源，譬如buf

struct cdev cdev;//设备结构体，里面有devno和file_operation

……

};

前面应经提到inode中的i_cdev会指向cdev结构，所以可以由Container宏来得到hello_device的地址。

所以，在驱动的open函数中有两个参数，inode和file

int open(structc inode *inode,struct file *file){

struct hello_device   *p =container(inode->i_cdev,hello_struct,cdev)

file->private=p；

}

这样file中就包含了设备的私有数据。

驱动read函数中：

ssize_t read(fd,char __user *buf,count)

fd和file一一对应，每打开一次设备，虽然有不同的fd,但他们的file.private是一样的。

前面主要说了一个驱动如何可以支持多个设备的问题，以及应用层和驱动之间的联系。还有一个问题就是，如何处理过个进程访问同一个设备的问题。