linux内核--设备驱动程序(学习笔记)

字符设备驱动

一个字符设备要能够工作，需要三部分配合：

1. 有一个设备驱动程序的ko模块，包含中断处理函数、设备操作函数。模块初始化时，将设备号注册到内核的全局数据结构cdev_map中。
2. /dev目录下有一个文件表示该设备，这个文件在特殊的devtmpfs文件系统上，有相应的dentry和inode。inode中有设备号，通过设备号可以在cdev_map中找到设备驱动程序。
3. 用户可以打开一个字符设备文件，类似打开一个普通文件。字符设备文件的相关操作file_operations会指向设备驱动中的设备操作函数。

中断处理程序

外部设备发起的中断，叫做外部中断。外部中断，会到达中断控制器，中断控制器会发送中断向量给CPU。

每一个CPU，有一个idt_table，里面存放了不同的中断向量的处理函数。硬件终端的处理函数由do_IRQ统一处理，do_IRQ根据中断向量查找设备驱动程序中注册的中断处理函数。

块设备驱动

1. 所有的块设备被一个map结构管理从dev_t到gendisk的映射
2. /dev/xxx在devtmpfs文件系统上，存放有块设备号和dev_t。
3. mount一个设备，就是把伪文件系统bdev中的block_device信息，放到具体文件系统的super_block中
4. gendisk中存放有block_device_operations，可以进行块设备操作

   注意两个文件系统：devtmpfs和伪文件系统bdev。

   通过devtmpfs中的设备号dev_t在伪文件系统bdev中找到block_device。

   通过bdev中的block_device，找到主流文件系统的super_block中，接下来就可以

   通过主流文件系统（如ext4）的file_operations对块设备进行操作了。

   由于主流文件系统有很多，而且未来可能推出新的，写操作系统内核时不可能每次都针对新的文件系统进行更改，因此devtmpfs和伪文件系统只是为了获取和打开block_device，最终对block_device进行读写是交给主流文件系统的。

参考：

https://time.geekbang.org/column/article/101719