Linux 内核源码分析---文件体系关联与字符装备操作

文件体系关联

装备文件都是由标准函数处理，类似于平凡文件。装备文件也是通过虚拟文件体系来管理的，宁静凡文件都是通过完全相同的接口访问。
inode 中装备文件的成员数据

虚拟文件体系每个文件都关联到一个 inode，用于管理文件的属性。

唯一地标识与一个装备文件关联的装备，内核在 i_mode 中存储文件范例(面向块，面向字符)而且在 i_rdev 中存储主从装备号。主从装备号在内核中归并为一种变量范例为 dev_t。
在内核开发当中以为必要的时候会进行修改，只应该使用两个函数imajor和iminor来从i_rdev提取主装备早和从装备号，这两个函数都只必要一个指向inode实例的指针作为参数。
const struct file_operations *i_fop;是一组函数指针的聚集，包括很多文件操作(打开、读取、写入等等)，这些由虚拟文件体系使用来处理块装备。内核会根据inode表现块装备还是字符装备，使用i_bdev或i_cdev指向更详细的信息。
实际上，inode是VFS使用的一个对象，用于存放内核在操作文件或目录时所必要的全部信息。索引节点有两种：一种是 VFS 索引节点，存在内存中；另一种详细文件体系的索引节点，存在磁盘当中，使用时将其读入内存填充VFS的索引节点，之后对 VFS 索引节点的任何修改都将写回磁盘更磁盘的索引节点。
标准文件操作

在打开一个装备文件时，各种文件体系的实现根本都会调用init_special_inode函数，为块装备或字符装备创建一个 inode。
通过mode参数传递进来的装备范例之外，底层文件体系还必须返回主从装备号。代码中会根据装备范例，向 inode 提供差别的文件操作。

块装备标准操作

与字符装备相比，块装备操作的指针会集中到一个叫作blk_fops通用的结构体。

读写操作由通用的内核例程进行完成，内核中缓存自动用于块装备。
file_operations和block_device_operations结构体范例比较类似。file_operations由 VFS 层用来与用户空间通讯，其中的例程会调用 block_device_operations 中的函数，以实现跟块装备进行通讯。block_device_operations 必须针对各种块装备分别实现，对装备的属性加以抽象，而在此根本上建立的file_operations，使它同样的操作即可处理所有的块装备。
字符装备标准操作

每个装备文件都必要一组独立、自界说操作。

字符装备操作

字符装备是由struct cdev表现，同时内核维护一个数据库，包括所有活动的cdev实例。

打开装备文件

通过 chrdev_open 打开字符装备的通用函数。

假设表现装备文件的 inode 没有被打开过，根据给出的装备编号，kobject_lookup 查询字符装备的数据库，并返回与该驱动程序关联的kobject实例，该返回值可用于获取cdev实例。

得到对应于装备的cdev实例，内核通过 cdev->ops 还可以访问特定于装备的file_operations。
装备各种数据结构之间的关联关系如图：

读写操作

读写字符装备文件，其实虚拟文件和装备驱动程序代码之间已建立关联。调用标准库的读写操作，向内核发出一些体系调用，最终会调用 file_operations 结构中的相关操作（重点为 read 和 wirte）。只必要调用内核函数来完成操作。

【一文秒懂】Linux字符装备驱动

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