《Linux內(nèi)核分析》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書10《Linux內(nèi)核分析》課程試驗(yàn)指導(dǎo)書

試驗(yàn)一、進(jìn)程管理試驗(yàn)

1、加深對(duì)進(jìn)程概念的理解，明確進(jìn)程和程序的區(qū)分

2、進(jìn)一步熟悉并發(fā)執(zhí)行的實(shí)質(zhì)

3、分析進(jìn)程爭用資源的現(xiàn)象，學(xué)習(xí)理解進(jìn)程互斥的方法

4、了解linux系統(tǒng)中進(jìn)程通信的基本原理

編寫一段程序，實(shí)現(xiàn)軟中斷通信。

使用系統(tǒng)調(diào)用fork()創(chuàng)建兩個(gè)子進(jìn)程，再用系統(tǒng)調(diào)用signal()讓父進(jìn)程捕獲鍵盤上發(fā)出的中斷信號(hào)（即按Del鍵），當(dāng)父進(jìn)程接受到這兩個(gè)軟中斷的其中某一個(gè)后，父進(jìn)程用系統(tǒng)調(diào)用kill()向兩個(gè)子進(jìn)程分別發(fā)送整數(shù)值為16和17軟中斷信號(hào)，子進(jìn)程獲得對(duì)應(yīng)軟中斷信號(hào)，然后分別輸出下列信息后終止：

Childprocess1iskilledbyparent!!Childprocess2iskilledbyparent!!

父進(jìn)程調(diào)用wait()函數(shù)等待兩個(gè)子進(jìn)程終止后，輸出以下信息，結(jié)束進(jìn)程執(zhí)行：Parentprocessiskilled!!

多運(yùn)行幾次編寫的程序，簡略分析消失不同結(jié)果的緣由。

（1）算法流程圖（圖1-1）

圖1-1軟中斷通信程序流程圖（2）參考程序源代碼

#include

#include

#include

#include

intwait_flag;

voidstop();

main()

{

intpid1,pid2;//定義兩個(gè)進(jìn)程號(hào)變量

signal(3,stop);//或者signal(14,stop)；

while((pid1=fork())==-1);//若創(chuàng)建子進(jìn)程1不勝利，則空循環(huán)。if(pid1>0){//子進(jìn)程創(chuàng)建勝利，pid1為進(jìn)程號(hào)

while((pid2=fork())==-1);//創(chuàng)建子進(jìn)程2

if(pid2>0){

wait_flag=1;

sleep(5);//父進(jìn)程等待5秒

kill(pid1,16);//殺死進(jìn)程1

kill(pid2,17);//殺死進(jìn)程2

wait(0);//等待子進(jìn)程1結(jié)束的信號(hào)

wait(0);//等待子進(jìn)程2結(jié)束的信號(hào)

printf(“\nParentprocessiskilled!!\n”);

exit(0);//父進(jìn)程結(jié)束

}

else{

wait_flag=1;

signal(17,stop);//等待進(jìn)程2被殺死的中斷號(hào)17printf(“\nChildprocess2iskilledbyparent!!\n”);

exit(0);

}

}

else{

wait_flag=1;

signal(16,stop);//等待進(jìn)程1被殺死的中斷號(hào)16printf(“\nChildprocess1iskilledbyparent!!\n”);

exit(0);

}

}

voidstop(){

wait_flag=0;

}

（3）程序運(yùn)行結(jié)果

編譯運(yùn)行后，等待從鍵盤輸入“Del”，有如下結(jié)果:Childprocess1iskilledbyparent!!Childprocess2iskilledbyparent!!Parentprocessiskilled!!

或者：（運(yùn)行多次后會(huì)消失如下結(jié)果）

Childprocess2iskilledbyparent!!

Childprocess1iskilledbyparent!!

Parentprocessiskilled!!

試驗(yàn)二、模塊編程試驗(yàn)

通過學(xué)習(xí)內(nèi)核模塊的編寫和運(yùn)行，了解模塊是LinuxOS的一種特有的機(jī)制，可依據(jù)用戶的實(shí)際需要在不需要對(duì)內(nèi)核進(jìn)行重新編譯的狀況下，模塊能在內(nèi)核中被動(dòng)態(tài)地加載和卸載。編寫一個(gè)模塊，將它作為LinuxOS內(nèi)核空間的擴(kuò)展來執(zhí)行，并通過insmod命令來手工加載，通過命令rmmod來手工卸載。

Linux模塊是一些可以作為獨(dú)立程序來編譯的函數(shù)和數(shù)據(jù)類型的集合。在裝載這些模塊時(shí)，將它的代碼鏈接到內(nèi)核中。Linux模塊有兩種裝載方式：靜態(tài)裝載（內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)裝載）和動(dòng)態(tài)裝載（在內(nèi)核運(yùn)行過程中裝載）。若在模塊裝載之前就調(diào)用了動(dòng)態(tài)模塊的一個(gè)函數(shù)，則此調(diào)用將失敗；若模塊已被裝載，則內(nèi)核就可以使用系統(tǒng)調(diào)用，并將其傳遞到模塊中的相應(yīng)函數(shù)。模塊通常用來實(shí)現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（這要求模塊的API和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的API相全都）。模塊可用來實(shí)現(xiàn)所期望的任何功能。

一、模塊的組織結(jié)構(gòu)

模塊一旦被裝載進(jìn)系統(tǒng)，就在內(nèi)核地址空間中管態(tài)下執(zhí)行。它就像任何標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)核代碼一樣成為內(nèi)核的一部分，并擁有其它內(nèi)核代碼相同的權(quán)限和職責(zé)（當(dāng)然也會(huì)引起系統(tǒng)的崩潰）。若模塊知道內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地址，則它可以讀寫內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。但Linux是一個(gè)整體式的內(nèi)核（monolithickernel）結(jié)構(gòu)，整個(gè)內(nèi)核是一個(gè)單獨(dú)的且非

常大的程序，從而存在一個(gè)普遍的問題：在一個(gè)文件中實(shí)現(xiàn)的函數(shù)可能需要在其它文

件中定義的數(shù)據(jù)。在傳統(tǒng)的程序中，這個(gè)問題是通過鏈接編輯器在生成可執(zhí)行對(duì)象文

件時(shí)，使用鏈接編輯器可以解析的外部（全局）變量來解決的。又由于模塊的設(shè)計(jì)和

實(shí)現(xiàn)與內(nèi)核無關(guān)，所以模塊不能靠靜態(tài)鏈接通過變量名引用內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。恰好相反，

Linux內(nèi)核采納了另外一種機(jī)制：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的文件可以導(dǎo)出結(jié)構(gòu)的符號(hào)名（可以

從文件/proc/ksyms或文件/…/kernel/ksyms.c中以文本方式讀取這個(gè)公開符號(hào)表），

這樣在運(yùn)行時(shí)就可以使用這個(gè)結(jié)構(gòu)了。不過在編寫模塊的過程中，編寫（修改）導(dǎo)出

變量時(shí)要非常留意，由于通過修轉(zhuǎn)變量會(huì)修改內(nèi)核的狀態(tài)，其結(jié)果可能并不是內(nèi)核設(shè)

計(jì)者所期望的。在確信自己了解修改內(nèi)核變量的后果之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)這些變量只進(jìn)行讀

操作。

模塊作為一種抽象數(shù)據(jù)類型，它具有一個(gè)可以通過靜態(tài)內(nèi)核中斷的接口。最小的

模塊結(jié)構(gòu)必需包括兩個(gè)函數(shù)，它們?cè)谙到y(tǒng)裝載模塊和卸載模塊時(shí)調(diào)用，分別是

init_module()和cleanup_module()。可以編寫一個(gè)只包括這兩個(gè)函數(shù)的模塊，這樣

該模塊中唯一會(huì)被調(diào)用的函數(shù)就是模塊被裝載時(shí)所調(diào)用的函數(shù)init_module()和模塊

被卸載時(shí)所調(diào)用的函數(shù)cleanup_module()。并且用函數(shù)init_module()來啟動(dòng)模塊裝

載期間的操作，用函數(shù)cleanup_module()來停止這些操作。

由于模塊可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)簡單的功能，故可以在模塊中加入許多新函數(shù)以實(shí)現(xiàn)所要

期望的功能。不過加入模塊的每個(gè)新函數(shù)都必需在該模塊裝載到內(nèi)核中時(shí)進(jìn)行注冊(cè)。

若該模塊是靜態(tài)裝載的，則該模塊的全部函數(shù)都是在內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行注冊(cè)的；若該模

塊是動(dòng)態(tài)裝載的，則這些新函數(shù)必需在裝載這個(gè)模塊時(shí)動(dòng)態(tài)注冊(cè)。當(dāng)然，假如該模塊

被動(dòng)態(tài)卸載了，則該模塊的函數(shù)都必需從系統(tǒng)中注銷。通過這種方式，當(dāng)這個(gè)模塊不

在系統(tǒng)中時(shí)，就不能調(diào)用該模塊的函數(shù)。其中注冊(cè)工作通常是在函數(shù)init_module()

中完成的，而注銷工作通常是在函數(shù)cleanup_module()中完成的。

由上述定義的模塊應(yīng)有如下的格式：

#include#include……//其它header信息

intinit_module(){……//裝載時(shí)，初始化模塊的編碼

}……

……//期望該模塊所能實(shí)現(xiàn)的一些功能函數(shù)，如open()、release()、

write()、

//read()、ioctl()等函數(shù)

……

voidcleanup_module()

{……//卸載時(shí)，注銷模塊的編碼

｝

二．模塊的編譯

一旦設(shè)計(jì)并編寫好模塊，必需將其編譯成一個(gè)適合內(nèi)核裝載的對(duì)象文件。由于編

寫模塊是用C語言來完成的，故采納gcc編譯器來進(jìn)行編譯。若需要通知編譯程序把

這個(gè)模塊作為內(nèi)核代碼而不是一般的用戶代碼來編譯，則就需向gcc編譯器傳遞參數(shù)

“-D__KERNEL__”；若需要通知編譯程序這個(gè)文件是一個(gè)模塊而不是一個(gè)一般文件，

則就需向gcc編譯器傳遞參數(shù)“-DMODULE”；若需要對(duì)模塊程序進(jìn)行優(yōu)化編譯、連接，

則就需使用“-O2”參數(shù)；若還需要對(duì)裝載后的模塊進(jìn)行調(diào)試，則就需使用“-g”參

數(shù)；同時(shí)需要使用“-Wall”參數(shù)來向裝載程序傳遞all，使用“-c”開關(guān)通知編譯程

序在編譯完這個(gè)模塊文件后不調(diào)用鏈接程序。

一般編譯模塊文件的命令格式如下：

#gcc-O2-g-Wall-DMODULE-D__KERNEL__-cfilename.c//filename.c為自己編寫的模塊程序源代碼文件

執(zhí)行命令后就會(huì)得到文件filename.o，該文件就是一個(gè)可裝載的目標(biāo)代碼文件。

三．模塊的裝載

內(nèi)核模塊的裝載方式有兩種。一種是使用insmod命令手工裝載模塊；另一種是

懇求裝載demandloading（在需要時(shí)裝載模塊），即當(dāng)有必要裝載某個(gè)模塊時(shí)，若用

戶安裝了核心中不存在的文件系統(tǒng)時(shí)，核心將懇求內(nèi)核守護(hù)進(jìn)程kerneld預(yù)備裝載適

當(dāng)?shù)哪K。該內(nèi)核守護(hù)進(jìn)程是一個(gè)帶有超級(jí)用戶權(quán)限的一般用戶進(jìn)程。此試驗(yàn)中我們

主要采納insmod命令手工裝載模塊。

系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，kerneld開頭執(zhí)行，并為內(nèi)核打開一個(gè)IPC通道，內(nèi)核通過向kerneld

發(fā)送消息懇求執(zhí)行各種任務(wù)。kerneld的主要功能是裝載和卸載內(nèi)核模塊，kerneld

自身并不執(zhí)行這些任務(wù)，它通過某些程序（如insmod）來完成。Kerneld只是內(nèi)核的

代理，只為內(nèi)核進(jìn)行調(diào)度。

insmod程序必需找到懇求裝載的內(nèi)核模塊（該懇求裝載的模塊一般被保存在

/lib/modules/kernel-version中）。這些模塊與系統(tǒng)中其它程序一樣是已連接的目標(biāo)

文件，但不同的是它們被連接成可重定位映象（即映象沒有被連接到在特定的地址上

運(yùn)行，其文件格式是a.out或ELF）。亦就是說，模塊在用戶空間（使用適當(dāng)?shù)臉?biāo)志）

進(jìn)行編譯，結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)可執(zhí)行格式的文件。在用insmod命令裝載一個(gè)模塊時(shí)，將

會(huì)發(fā)生如下大事：

（1）新模塊（通過內(nèi)核函數(shù)create_module()）加入到內(nèi)核地址空間。

（2）insmod執(zhí)行一個(gè)特權(quán)級(jí)系統(tǒng)調(diào)用get_kernel_syms()函數(shù)以找到內(nèi)核的輸

出符號(hào)（一個(gè)符號(hào)表示為符號(hào)名和符號(hào)值，如地址值）。

（3）create_module()為這個(gè)模塊安排內(nèi)存空間，并將新模塊添加在內(nèi)核模塊鏈

表的尾部，然后將新模塊標(biāo)記為UNINITIALIZED（模塊未初始化）。

（4）通過init_module()系統(tǒng)調(diào)用裝載模塊。（該模塊定義的符號(hào)在此時(shí)被導(dǎo)出，供其它可能后來裝載的模塊使用）

（5）insmod為新裝載的模塊調(diào)用init_module()函數(shù)，然后將新模塊標(biāo)志為RUNNING（模塊正在運(yùn)行）。

在執(zhí)行完insmod命令后，就可在/proc/modules文件中看到裝載的新模塊了。（為證明其正確性，可在執(zhí)行insmod命令之前先查看/proc/modules文件，執(zhí)行之后再查看比較）

四．模塊的卸載

當(dāng)一個(gè)模塊不需要使用時(shí)，可以使用rmmod命令卸載該模塊。由于無需連接，故它的任務(wù)比加載模塊要簡潔得多。但假如懇求裝載模塊在其使用計(jì)數(shù)為0時(shí)，kerneld將自動(dòng)從系統(tǒng)中卸載該模塊。卸載時(shí)調(diào)用模塊的cleanup_module()釋放安排給該模塊的內(nèi)核資源，并將其標(biāo)志為DELETED（模塊被卸載）；同時(shí)斷開內(nèi)核模塊鏈表中的連接，修改它所依靠的其它模塊的引用，重新安排模塊所占的內(nèi)核內(nèi)存。

五．模塊連接到內(nèi)核的示意圖

該圖比較明顯地展現(xiàn)了模塊連接到內(nèi)核所使用的命令和函數(shù)，以及各個(gè)函數(shù)之間的調(diào)用關(guān)系。通過該圖，可以比較清楚地看出模塊連接到內(nèi)核的整個(gè)連接過程，這也有助于內(nèi)核模塊的編寫。

六．模塊程序中管理模塊的幾個(gè)文件操作

在內(nèi)核內(nèi)部用一個(gè)file結(jié)構(gòu)來識(shí)別模塊，而且內(nèi)核使用file_operatuions結(jié)構(gòu)

來訪問模塊程序中的函數(shù)。file_operatuions結(jié)構(gòu)是一個(gè)定義在中的函

數(shù)指針表。管理模塊的文件操作，通常也稱為“方法”，它們都為struct

file_operations供應(yīng)函數(shù)指針。在structfile_operations中的操作一般按如下順

序消失，除非說明，它們返回0值時(shí)表示訪問勝利；發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)返回一個(gè)負(fù)的錯(cuò)誤值

（目前共有13個(gè)操作）：

int(*lseek)()、int(*read)()、int(*write)()、int(*readdir)()、int

(*select)()、int(*ioctl)()、int(*mmap)()、int(*open)()、void(*release)()、

int(*fsync)()、int(*fasync)()、int(*check_media_change)()、int

(*revalidate)()下面我們只簡潔介紹其中的幾個(gè)操作，其它在以后涉準(zhǔn)時(shí)再介紹:

1、方法int(*read)(structinode*,structfile*,char*,int)

該方法用來從模塊中讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)其為NULL指針時(shí)將引起read系統(tǒng)調(diào)用返回

-EINVAL（“非法參數(shù)”）。函數(shù)返回一個(gè)非負(fù)值表示勝利地讀取了多少字節(jié)。

2、方法int(*write)(structinode*,structfile*,constchar*,int)

該方法用來向模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)其為NULL指針時(shí)將引起write系統(tǒng)調(diào)用返回

-EINVAL。假如函數(shù)返回一個(gè)非負(fù)值，則表示勝利地寫入了多少字節(jié)。

3、方法int(*open)(structinode*,structfile*)

該方法是用來打開模塊的操作，它是操作在模塊節(jié)點(diǎn)上的第一個(gè)操作，即使這樣，

該方法還是可以為NULL指針。假如為NULL指針，則表示該模塊的打開操作永久勝利，

但系統(tǒng)不會(huì)通知你的模塊程序。

4、方法void(*release)(structinode*,structfile*)

該方法是用來關(guān)閉模塊的操作。當(dāng)節(jié)點(diǎn)被關(guān)閉時(shí)就調(diào)用這個(gè)操作。與open類似，

release也可以為NULL指針。

當(dāng)在你的模塊中需要上面這些方法時(shí)，相應(yīng)的方法若沒有，則在struct

file_operations中相應(yīng)的地方將其令為NULL指針。這樣我們需要的也許象下面這樣：structfile_operationsmodulename_fops={NULL,//modulename_lseekmodulename_read,modulename_write,NULL,//modulename_readdirNULL,//modulename_select

NULL,//modulename_ioctlNULL,//modulename_mmapmodulename_open,modulename_release,NULL,//modulename_fsyncNULL,//modulename_fasyncNULL,//modulename_check_media_changeNULL//modulename_revalidate}

1、編寫一個(gè)簡潔的內(nèi)核模塊，該模塊至少需要有兩個(gè)函數(shù)：一個(gè)是init_module()

函數(shù)，在把模塊裝載到內(nèi)核時(shí)被調(diào)用，它為內(nèi)核的某些東西注冊(cè)一個(gè)處理程序，或是

用自身的代碼取代某個(gè)內(nèi)核函數(shù)；另一個(gè)是cleanup_module()函數(shù)，在卸載模塊時(shí)被

調(diào)用，其任務(wù)是清除init_module()函數(shù)所做的一切操作。編寫完成后進(jìn)行該模塊的

編譯、裝載和卸載操作。

2、向上面模塊中再添加一些新函數(shù)，如open()、release()、write()和read()

函數(shù)，并編寫一個(gè)函數(shù)來測試你的模塊能否實(shí)現(xiàn)自己添加的函數(shù)的功能。其中open()、

release()和write()函數(shù)都可以是空操作或較少的操作，它們僅僅為結(jié)構(gòu)

file_operations供應(yīng)函數(shù)指針。

一、一個(gè)簡潔的內(nèi)核模塊

1、必要的header文件：

除了前面講到的頭文件#include和#include

外，假如你的內(nèi)核打開了版本檢查，那么我們就還必需增加頭文件

#include，否則就會(huì)出錯(cuò)。

2、init_module()函數(shù)：

由于題目的要求不高，故可只在該函數(shù)里完成一個(gè)打印功能，如printk(“Hello!

Thisisatestingmodule!\n”)；等。為便于檢查模塊是否裝載勝利，我們可以給

一個(gè)返回值，如return0；若返回一個(gè)非0值，則表示init_module()失敗，從而不

能裝載模塊。

3、cleanup_module()函數(shù)：

只需用一條打印語句來取消init_module()函數(shù)所做的打印功能操作就可以了，

如printk(“Sorry!Thetestingmoduleisunloadednow!\n”)；等。

4、模塊的編寫：

此處把該模塊文件取名為testmodule.c#include//在內(nèi)核模塊中共享

#include//一個(gè)模塊

//處理CONFIG_MODVERSIONS#ifCONFIG_MODVERSIONS==1#defineMODVERSIONS#include#endifintinit_module()//初始化模塊

{printk(“Hello!Thisisatestingmodule!\n”)；

return0；

}voidcleanup_module()//取消init_module()函數(shù)所做的打印功能操作

{printk(“Sorry!Thetestingmoduleisunloadingnow!\n”)；

}

5、模塊的編譯、裝載和卸載：

#gcc–O2–Wall–DMODULE–D__KERNEL__-ctestmodule.c#ls–s//在當(dāng)前名目下查看生成的目標(biāo)文件testmodule.o現(xiàn)在，模塊testmodule已經(jīng)編譯好了。用下面命令將它裝載到系統(tǒng)中：

#insmod–ftestmodule.o

假如裝載勝利，則在/proc/modules文件中就可看到模塊testmodule，并可看到

它的主設(shè)備號(hào)。同時(shí)在終端顯示：

Hello!Thisisatestingmodule!

假如要卸載，就用如下命令：

#rmmodtestmodule

假如卸載勝利，則在/proc/devices文件中就可看到模塊testmodule已經(jīng)不存在

了。同時(shí)在終端顯示：

Sorry!Thetestingmoduleisunloadingnow!

二、向testmodule模塊中添加新函數(shù)open()、release()、write()和read()

1、函數(shù)open()

intopen(structinode*inode，structfile*filp){MOD_INC_USE_COUNT；//增加該模塊的用戶數(shù)目

printk(“Thismoduleisinopen!\n”)；

return0；

}

2、函數(shù)release()

voidrelease(structinode*inode，structfile*filp)

{MOD_DEC_USE_COUNT；//該模塊的用戶數(shù)目減1printk(“Thismoduleisinrelease!\n”)；

return0；

#ifdefDEBUGprintk(“release(%p,%p)\n”，inode，filp)；

#endif}

3、函數(shù)read()

intread(structinode*inode，structfile*filp，char*buf，intcount)

{

intleave；

if(verify_area(VERIFY_WRITE，buf，count)==DEFAULT)returnDEFAULT；

for(leave=count；leave>0；leave--)

{

__put_user(1,buf,1)；

buf++；

}

returncount；

}

4、函數(shù)write()

intwrite(structinode*inode，structfile*filp，constchar*buf，int

count){returncount；

}三、模塊的測試

在該模塊程序編譯加載后，再在/dev名目下創(chuàng)建模塊設(shè)備文件moduledev，使用

命令:#mknod/dev/moduledevcmajorminor，其中“c”表示moduledev是

字符設(shè)備，“major”是moduledev的主設(shè)備號(hào)。（該字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序編譯加載后，

可在/proc/modules文件中獲得主設(shè)備號(hào)，或者使用命令:#cat

/proc/modules|awk”\\$2==\”moduledev\”{print\\$1}”獲得主設(shè)備號(hào)）

#include#include#include#includemain(){inti，testmoduledev；

charbuf；

testmoduledev=open(“/dev/moduledev”,O_RDWR)；

if(testmoduledev==-1){printf(“Can’topenthefile!\n”)；

exit(0)；

}read(testmoduledev，buf，10)；

for(i=0；i<10；i++)printf(“%d\n”，buf)；

close(testmoduledev)；

return0；

}

試驗(yàn)三、定時(shí)器試驗(yàn)

1、把握Linux下的定時(shí)器編程方法；

2、把握Linux下的常用時(shí)間函數(shù)編程方法。

1、編寫定時(shí)器程序timer；

2、編寫Makefile文件；

3、下載并調(diào)試timer。

1、C語言的基礎(chǔ)學(xué)問；

2、程序調(diào)試的基礎(chǔ)學(xué)問和方法；

3、Linux的基本操作；

4、把握Linux下的程序編譯與交叉編譯過程；

5、把握Linux下基本的應(yīng)用程序編寫方法。

操作系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠在將來某個(gè)時(shí)刻準(zhǔn)時(shí)調(diào)度某個(gè)任務(wù)。所以需要一種能保證任務(wù)較準(zhǔn)時(shí)調(diào)度運(yùn)行的機(jī)制。盼望支持每種操作系統(tǒng)的微處理器必需包含一個(gè)可周期性中斷它的可編程間隔定時(shí)器。這個(gè)周期性中斷被稱為系統(tǒng)時(shí)鐘滴答，它象節(jié)拍器一樣來組織系統(tǒng)任務(wù)。Linux的時(shí)鐘觀念很簡潔：它表示系統(tǒng)啟動(dòng)后的以時(shí)鐘滴答記數(shù)的時(shí)間。全部的系統(tǒng)時(shí)鐘都基于這種量度，在系統(tǒng)中的名稱和一個(gè)全局變量相同－jiffies。

Linux包含兩種類型的系統(tǒng)定時(shí)器，它們都可以在某個(gè)系統(tǒng)時(shí)間上被隊(duì)列例程使用，但是它們的實(shí)現(xiàn)稍有區(qū)分。

第一個(gè)是老的定時(shí)器機(jī)制，它包含指向timer_struct結(jié)構(gòu)的32位指針的靜態(tài)數(shù)組以當(dāng)前活動(dòng)定時(shí)器的屏蔽碼：time_active。

此定時(shí)器表中的位置是靜態(tài)定義的（類似底層部分處理表bh_base）。其入口在系統(tǒng)初始化時(shí)被加入到表中。其次種是相對(duì)較新的定時(shí)器，它使用一個(gè)到期時(shí)間以升序排列的timer_list結(jié)構(gòu)鏈表。

這兩種方法都使用jiffies作為終結(jié)時(shí)間，這樣盼望運(yùn)行5秒的定時(shí)器將不得不將5秒時(shí)間轉(zhuǎn)換成jiffies的單位并且將它和以jiffies記數(shù)的當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間相加從而得到定時(shí)器的終結(jié)時(shí)間。在每個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘滴答時(shí),定時(shí)器的底層部分處理過程被標(biāo)記成活動(dòng)狀態(tài)以便調(diào)度管理器下次運(yùn)行時(shí)能進(jìn)行定時(shí)器隊(duì)列的處理。定時(shí)器底層部分處理過程包含兩種類型的系統(tǒng)定時(shí)器。老的系統(tǒng)定時(shí)器將檢查timer_active位是否置位。假如活動(dòng)定時(shí)器已經(jīng)到期則其定時(shí)器例程將被調(diào)用同時(shí)

它的活動(dòng)位也被清除。新定時(shí)器位于timer_list結(jié)構(gòu)鏈表中的入口也將受到檢查。每個(gè)過期定時(shí)器將從鏈表中清除,同時(shí)它的例程將被調(diào)用。新定時(shí)器機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)之一是能傳遞一個(gè)參數(shù)給定時(shí)器例程。

在本試驗(yàn)應(yīng)用程序中，需要進(jìn)行時(shí)間相關(guān)的編程動(dòng)作，如獵取當(dāng)前時(shí)間，對(duì)某一段工作進(jìn)行計(jì)時(shí)處理以及定時(shí)執(zhí)行某一動(dòng)作等。本試驗(yàn)將介紹如何在Linux調(diào)用時(shí)間相關(guān)函數(shù)完成上述功能。

1、獵取當(dāng)前時(shí)間在程序當(dāng)中，可以使用下面兩個(gè)函數(shù)輸出系統(tǒng)當(dāng)前的時(shí)間：

time_ttime(time_t*tloc)；

char*ctime(consttime_t*clock)；

time函數(shù)返回從1970年1月1日0點(diǎn)以來的秒數(shù)．存儲(chǔ)在time_t結(jié)構(gòu)之中．這個(gè)函數(shù)的返回值由于不夠直觀，以人類的理解方式，這組抽象的數(shù)字好像缺乏實(shí)際意義。所以我們可以另一個(gè)函數(shù)ctime(consttime_t*clock)將抽象的時(shí)間記錄轉(zhuǎn)化為直觀的字符串，以便顯示。

2、計(jì)時(shí)處理

有時(shí)候我們要計(jì)算程序執(zhí)行的時(shí)間。比如我們要對(duì)算法進(jìn)行時(shí)間分析。這個(gè)時(shí)候可以使用下面這個(gè)函數(shù)，加在需要計(jì)算時(shí)間的程序的兩端：

intgettimeofday(structtimeval*tv，structtimezone*tz)

第一個(gè)參數(shù)為timeval類型的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)聲明如下：

Struttimeval{

Longtv_sec;//秒數(shù)

Longtv_usec;//微秒數(shù)

}

gettimeofday將時(shí)間保存在結(jié)構(gòu)tv之中。

3、定時(shí)器

Linux操作系統(tǒng)為每一個(gè)進(jìn)程供應(yīng)了3個(gè)內(nèi)部間隔計(jì)時(shí)器。ITIMER_REAL：削減實(shí)際時(shí)間。到時(shí)的時(shí)候發(fā)出SIGALRM信號(hào)。TIMER_VIRTUAL：削減有效時(shí)間(進(jìn)程執(zhí)行的時(shí)間)。到時(shí)的時(shí)候產(chǎn)生SIGVTALRM信號(hào)。

ITIME_PROF：削減進(jìn)程的有效時(shí)間和系統(tǒng)時(shí)間(為進(jìn)程調(diào)度用的時(shí)間)。到時(shí)的時(shí)候產(chǎn)生SIGPROF信號(hào)。

詳細(xì)的操作函數(shù)是：

intgetitimer(intwhich，structitimerval*value)；

intsetitimer(intwhich，structitimerval*newval，structitimerval*oldval)

相關(guān)結(jié)構(gòu)類型聲明如下：

structitimerval{

structtimevalit_interval；

structtimevalitvalue；

}

getitimer函數(shù)得到間隔計(jì)時(shí)器的時(shí)間值并保存在value中。setitimer函數(shù)設(shè)置間隔計(jì)時(shí)器的時(shí)間值為newval，并將舊值保存在oldval中。which表示使用三個(gè)計(jì)時(shí)器中的哪一個(gè)。itimerval結(jié)構(gòu)中的it_value是削減的時(shí)間，當(dāng)這個(gè)值為0的時(shí)候就發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)了，然后設(shè)置為it_interval值。

編寫timer．c程序源代碼

#include

#include

#include

structtimevaltpstart,tpend;

floattimeuse;

statictimer_count=0;

voidprompt_info(intsigno)

{

time_tt=time(NULL);

/*2secondsturned,printsomething*/

printf("prompt_infocalled\n",++timer_count);

/*getcurrenttimeandprintit*/

ctime(

printf("currenttime%s",ctime(

/*stopgettime,andprintit*/

gettimeofday(

timeuse=1000000*(tpend.tv_sec-tpstart.tv_sec)+tpend.tv_usec-tpstart.tv_usec;

timeuse/=1000000;

printf("UsedTime:%f\n",timeuse);

}

voidinit_sigaction(void)

{

structsigactionact;act.sa_handler=prompt_info;act.sa_flags=0;sigemptyset(sigaction(SIGPROF,

/*begingetthetime*/gettimeofday(printf("begintime\n");

}

voidinit_time()

{

structitimervalvalue;value.it_value.tv_sec=2;value.it_value.tv_usec=0;value.it_interval=value.it_value;setitimer(ITIMER_PROF,

}

/*

*timerapplicationcode

*/

intmain(intargc,char**argv)

{

init_sigaction();init_time();while(1);exit(0);

}

3、編寫Makefile文件，Makefile內(nèi)容如下：

CC=gcc

LD=ld

EXEC=timer

OBJS=timer.o

CFLAGS+=LDFLAGS+=

all:$(EXEC)

$(EXEC):$(OBJS)

$(CC)$(LDFLAGS)-o$@$(OBJS)$(LDLIBS$(LDLIBS_$@))

clean:

-rm-f$(EXEC)*.elf*.gdb*.o

4、編譯timer，在timer名目下，終端輸入如下命令：

#makeclean

#make

#./timer

輸出結(jié)果如下：

prompt_infocalled

currenttimeSatMar3015:58:232024

UsedTime:2.003054

prompt_infocalled

currenttimeSatMar3015:58:252024

UsedTime:4.001216

prompt_infocalled

currenttimeSatMar3015:58:272024

UsedTime:6.001144

prompt_infocalled

currenttimeSatMar3015:58:292024

UsedTime:8.001138

該程序正確執(zhí)行時(shí)將每隔兩秒鐘打印一次上述信息，“prompt_infocalled”字符串是在定時(shí)器處理函數(shù)中打印的，還打印了當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間和從第1次啟動(dòng)定時(shí)器開頭獵取的時(shí)間間隔。

試驗(yàn)四、設(shè)備驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)

通過本試驗(yàn)的學(xué)習(xí)，了解Linux操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序包括哪些組成部分，并能編寫簡潔的字符設(shè)備(scull，SimpleCharacterUtilityforLoadingLocalities)和塊設(shè)備(sbull，SimpleBlockUtilityforLoadingLocalities)的驅(qū)動(dòng)程序以及對(duì)所編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的測試，最終了解Linux操作系統(tǒng)是如何管理設(shè)備的。

一．設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的簡潔介紹

Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序集成在內(nèi)核中，實(shí)際上是處理或操作硬件掌握器的軟件。從本質(zhì)上講，驅(qū)動(dòng)程序是常駐內(nèi)存的低級(jí)硬件處理程序的共享庫，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序就是對(duì)設(shè)備的抽象處理；也即是說，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是內(nèi)核中具有高特權(quán)級(jí)的、常駐內(nèi)存的、可共享的下層硬件處理例程。

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序軟件封裝了如何掌握這些設(shè)備的技術(shù)細(xì)節(jié)，并通過特定的接口導(dǎo)出一個(gè)規(guī)范的操作集合（見圖1）；內(nèi)核使用規(guī)范的設(shè)備接口（字符設(shè)備接口和塊設(shè)備接口）通過文件系統(tǒng)接口把設(shè)備操作導(dǎo)出到用戶空間程序中。（由于本試驗(yàn)不涉及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，故在此就不作爭論）

圖1字符（塊）設(shè)備、驅(qū)動(dòng)

在Linux中，字符設(shè)備和塊設(shè)備的I/O操作是有區(qū)分的。塊設(shè)備在每次硬件操作時(shí)把多個(gè)字節(jié)傳送到主存緩存中或從主存緩存中把多個(gè)字節(jié)信息傳送到設(shè)備中；而字符設(shè)備并不使用緩存，信息傳送是一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)地進(jìn)行的。

Linux操作系統(tǒng)允許設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序作為可裝載內(nèi)核模塊實(shí)現(xiàn)，這也就是說，設(shè)備的接口實(shí)現(xiàn)不僅可以在Linux操作系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行注冊(cè)，而且還可以在Linux操作系統(tǒng)啟動(dòng)后裝載模塊時(shí)進(jìn)行注冊(cè)。

總之，Linux操作系統(tǒng)支持多種設(shè)備，這些設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序有如下一些特點(diǎn)：

（1）內(nèi)核代碼：設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是內(nèi)核的一部分，假如驅(qū)動(dòng)程序出錯(cuò)，則可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

（2）內(nèi)核接口：設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序必需為內(nèi)核或者其子系統(tǒng)供應(yīng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口。比如，一個(gè)終端驅(qū)動(dòng)程序必需為內(nèi)核供應(yīng)一個(gè)文件I/O接口；一個(gè)SCSI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)當(dāng)為SCSI子系統(tǒng)供應(yīng)一個(gè)SCSI設(shè)備接口，同時(shí)SCSI子系統(tǒng)也必需為內(nèi)核供應(yīng)文件的I/O接口及緩沖區(qū)。

（3）內(nèi)核機(jī)制和服務(wù)：設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序使用一些標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)核服務(wù)，如內(nèi)存安排等。

（4）可裝載：大多數(shù)的Linux操作系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序都可以在需要時(shí)裝載進(jìn)內(nèi)核，在不需要時(shí)從內(nèi)核中卸載。

（5）可設(shè)置：Linux操作系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以集成為內(nèi)核的一部分，并可以依據(jù)需要把其中的某一部分集成到內(nèi)核中，這只需要在系統(tǒng)編譯時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置即可。

（6）動(dòng)態(tài)性：當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)且各個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序初始化后，驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒕S護(hù)其掌握的設(shè)備。假如該設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序掌握的設(shè)備不存在也不影響系統(tǒng)的運(yùn)行，此時(shí)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序只是多占用了一點(diǎn)系統(tǒng)內(nèi)存罷了。

二．設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與外界的接口

每種類型的驅(qū)動(dòng)程序，不管是字符設(shè)備還是塊設(shè)備都為內(nèi)核供應(yīng)相同的調(diào)用接口，故內(nèi)核能以相同的方式處理不同的設(shè)備。Linux為每種不同類型的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序維護(hù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以便定義統(tǒng)一的接口并實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序的可裝載性和動(dòng)態(tài)性。

Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與外界的接口可以分為如下三個(gè)部分：

（1）驅(qū)動(dòng)程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核的接口：這是通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)file_operations來完成的。

（2）驅(qū)動(dòng)程序與系統(tǒng)引導(dǎo)的接口：這部分利用驅(qū)動(dòng)程序?qū)υO(shè)備進(jìn)行初始化。

（3）驅(qū)動(dòng)程序與設(shè)備的接口：這部分描述了驅(qū)動(dòng)程序如何與設(shè)備進(jìn)行交互，這與詳細(xì)設(shè)備親密相關(guān)。

可歸結(jié)為如下圖2：

圖2設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與

三．設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的組織結(jié)構(gòu)

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序有一個(gè)比較標(biāo)準(zhǔn)的組織結(jié)構(gòu)，一般可以分為下面三個(gè)主要組成部分：

（1）自動(dòng)配置和初始化子程序

這部分程序負(fù)責(zé)檢測所要驅(qū)動(dòng)的硬件設(shè)備是否存在以及是否能正常工作。假如該設(shè)備正常，則對(duì)設(shè)備及其驅(qū)動(dòng)程序所需要的相關(guān)軟件狀態(tài)進(jìn)行初始化。這部分程序僅在初始化時(shí)被調(diào)用一次。

（2）服務(wù)于I/O懇求的子程序

該部分又可稱為驅(qū)動(dòng)程序的上半部分。系統(tǒng)調(diào)用對(duì)這部分進(jìn)行調(diào)用。系統(tǒng)認(rèn)為這部分程序在執(zhí)行時(shí)和進(jìn)行調(diào)用的進(jìn)程屬于同一個(gè)進(jìn)程，只是由用戶態(tài)變成了內(nèi)核態(tài)，而且具有進(jìn)行此系統(tǒng)調(diào)用的用戶程序的運(yùn)行環(huán)境。故可以在其中調(diào)用與進(jìn)程運(yùn)行環(huán)境有關(guān)的函數(shù)。

（3）中斷服務(wù)子程序

該部分又可稱為驅(qū)動(dòng)程序的下半部分。設(shè)備在I/O懇求結(jié)束時(shí)或其它狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生中斷。中斷可以產(chǎn)生在任何一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)，因此中斷服務(wù)子程序被調(diào)用時(shí)不能依靠于任何進(jìn)程的狀態(tài)，因而也就不能調(diào)用與進(jìn)程運(yùn)行環(huán)境有關(guān)的函數(shù)。由于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序一般支持同一類型的若干設(shè)備，所以一般在系統(tǒng)調(diào)用中斷服務(wù)子程序時(shí)都帶有一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，以唯一標(biāo)識(shí)懇求服務(wù)的設(shè)備。

四．設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的代碼

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是一些函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的集合，這些函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是為實(shí)現(xiàn)管理設(shè)備的一個(gè)簡潔接口。操作系統(tǒng)內(nèi)核使用這個(gè)接口來懇求驅(qū)動(dòng)程序?qū)υO(shè)備進(jìn)行I/O操作。甚至，我們可以把設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序看成是一個(gè)抽象數(shù)據(jù)類型，它為計(jì)算機(jī)中的每個(gè)硬件設(shè)備都建立了一個(gè)通用函數(shù)接口。由于一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序就是一個(gè)模塊，所以在內(nèi)核內(nèi)部用一個(gè)file結(jié)構(gòu)來識(shí)別設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，而且內(nèi)核使用file_operatuions結(jié)構(gòu)來訪問設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中的函數(shù)。

了解設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序代碼的如下幾個(gè)部分：

◆驅(qū)動(dòng)程序的注冊(cè)與注銷。◆設(shè)備的打開與釋放。◆設(shè)備的讀寫操作。

◆設(shè)備的掌握操作。◆設(shè)備的中斷和輪詢處理。

五、字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的代碼

1、了解什么是字符設(shè)備

2、了解字符設(shè)備的基本入口點(diǎn)

字符設(shè)備的基本入口點(diǎn)也可稱為子程序，它們被包含在驅(qū)動(dòng)程序的file_operations結(jié)構(gòu)中。

①open()函數(shù)；②release()函數(shù)；③read()函數(shù)；④write()函數(shù)；

⑤ioctl()函數(shù)；⑥select()函數(shù)。

3、字符設(shè)備的注冊(cè)

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序供應(yīng)的入口點(diǎn)在設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序初始化時(shí)向系統(tǒng)登記，以便系統(tǒng)調(diào)

用。Linux系統(tǒng)通過調(diào)用register_chrdev()向系統(tǒng)注冊(cè)字符型設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

register_chrdev()定義如下：

#include#include

intregister_chrdev(unsignedintmajor,constchar*name,struct

file_operations*ops)；

其中major時(shí)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序向系統(tǒng)申請(qǐng)的主設(shè)備號(hào)。假如它為0，則系統(tǒng)為該驅(qū)

動(dòng)程序動(dòng)態(tài)地安排第一個(gè)空閑的主設(shè)備號(hào)，并把設(shè)備名和文件操作表的指針置于

chrdevs表的相應(yīng)位置。name是設(shè)備名，ops是對(duì)各個(gè)調(diào)用入口點(diǎn)的說明。

register_chrdev()函數(shù)返回0表示注冊(cè)勝利；返回-EINVAL表示申請(qǐng)的主設(shè)備號(hào)非法，

一般主設(shè)備號(hào)大于系統(tǒng)所允許的最大設(shè)備號(hào)；返回-EBUSY表示所申請(qǐng)的主設(shè)備號(hào)正被

其它設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序使用。假如動(dòng)態(tài)安排主設(shè)備號(hào)勝利，則該函數(shù)將返回所安排的主設(shè)

備號(hào)。假如register_chrdev()操作勝利，則設(shè)備名就會(huì)消失在/proc/devices文件

中。

字符設(shè)備注冊(cè)以后，還必需在文件系統(tǒng)中為其創(chuàng)建一個(gè)代表節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)可以是

在/dev名目中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這種節(jié)點(diǎn)都是文件節(jié)點(diǎn)，且每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)詳細(xì)的設(shè)備。

不過要有主設(shè)備號(hào)和從設(shè)備號(hào)兩個(gè)參數(shù)才能創(chuàng)建一個(gè)節(jié)點(diǎn)。還可以是在devfs設(shè)備文

件名目下的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)于這種節(jié)點(diǎn)應(yīng)依據(jù)主設(shè)備號(hào)給每一種設(shè)備都創(chuàng)建一個(gè)名目節(jié)

點(diǎn)，在這個(gè)名目下才是代表詳細(xì)設(shè)備的文件節(jié)點(diǎn)。

編寫一個(gè)簡潔的字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。要求該字符設(shè)備包括scull_open()、

scull_write()、scull_read()、scull_ioctl()和scull_release()五個(gè)基本操作，

并編寫一個(gè)測試程序來測試你所編寫的字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

先給出字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序要用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義：

structdevice_struct{constchar*name；

structfile_operations*chops；

}；

staticstructdevice_structchrdevs；

typedefstructScull_Dev{

void**data；

intquantum；//thecurrentquantumsizeintqset；//thecurrentarraysizeunsignedlongsize；

unsignedintaccess_key；//usedbysculluidandscullprivunsignedintusage；//lockthedevicewhileusingitstructScull_Dev*next；//nextlistitem}scull；

1、字符設(shè)備的結(jié)構(gòu)

字符設(shè)備的結(jié)構(gòu)即字符設(shè)備的開關(guān)表。當(dāng)字符設(shè)備注冊(cè)到內(nèi)核后，字符設(shè)備的名

字和相關(guān)操作被添加到device_struct結(jié)構(gòu)類型的chrdevs全局?jǐn)?shù)組中，稱chrdevs

為字符設(shè)備的開關(guān)表。下面以一個(gè)簡潔的例子說明字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中字符設(shè)備結(jié)構(gòu)

的定義：（假設(shè)設(shè)備名為scull）

****file_operation結(jié)構(gòu)定義如下，即定義chr設(shè)備的_fops****

staticintscull_open(structinode*inode，structfile*filp)；

staticintscull_release(structinode*inode，structfile*filp)；

staticssize_tscull_write(structinode*inode，structfile*filp，const

char*buffer，intcount)；

staticssize_tscull_read(structinode*inode，structfile*filp，char

*buffer，intcount)；

staticintscull_ioctl(structinode*inode，structfile*filp，unsigned

longintcmd，unsignedlongarg)；

structfile_operationchr_fops={

NULL，//seek

scull_read，//read

scull_write，//write

NULL，//readdir

NULL，//poll

scull_ioctl，//ioctl

NULL，//mmap

scull_open，//open

NULL，//flush

scull_release，//release

NULL，//fsync

NULL，//fasync

NULL，//checkmediachange

NULL，//revalidate

NULL//lock

}；

2、字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序入口點(diǎn)

字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序入口點(diǎn)主要包括初始化字符設(shè)備、字符設(shè)備的I/O調(diào)用和中斷。在引導(dǎo)系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序通過其內(nèi)部的初始化函數(shù)init()對(duì)其掌握的設(shè)備及其自身初始化。字符設(shè)備初始化函數(shù)為chr_dev_init()，包含在/linux/drivers/char/mem.c中，它的主要功能之一是在內(nèi)核中登記設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。詳細(xì)調(diào)用是通過register_chrdev()函數(shù)。register_chrdev()函數(shù)定義如下：

#include

#include

intregister_chrdev(unsignedintmajor，constchar*name，structfile_operation*fops)；

其中major是為設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序向系統(tǒng)申請(qǐng)的主設(shè)備號(hào)。假如為0，則系統(tǒng)為此驅(qū)動(dòng)程序動(dòng)態(tài)地安排一個(gè)主設(shè)備號(hào)。name是設(shè)備名。fops是前面定義的file_operation結(jié)構(gòu)的指針。在登記勝利的狀況下，假如指定了major，則register_chrdev()函數(shù)返回值為0；假如major值為0，則返回內(nèi)核安排的主設(shè)備號(hào)。并且register_chrdev()函數(shù)操作勝利，設(shè)備名就會(huì)消失在/proc/devices文件里；在登記失敗的狀況下，register_chrdev()函數(shù)返回值為負(fù)。

初始化部分一般還負(fù)責(zé)給設(shè)備驅(qū)動(dòng)程