linux設備驅動之misc驅動框架源碼分析（一）

阿新 • • 發佈：2017-06-10

linux驅動開發misc設備驅動

1、misc設備驅動框架源碼部分是由內核開發者實現提供的，主要是創建misc類和為驅動開發者提供misc_register函數，來進行創建misc設備。

這部分的源碼在/drvier/char/misc.c裏，代碼如下：

/*
 * linux/drivers/char/misc.c
 *
 * Generic misc open routine by Johan Myreen
 *
 * Based on code from Linus
 *
 * Teemu Rantanen‘s Microsoft Busmouse support and Derrick Cole‘s
 *   changes incorporated into 0.97pl4
 *   by Peter Cervasio ([email protected]

/* */) (08SEP92) * See busmouse.c for particulars. * * Made things a lot mode modular - easy to compile in just one or two * of the misc drivers, as they are now completely independent. Linus. * * Support for loadable modules. 8-Sep-95 Philip Blundell <[email protected]> * * Fixed a failing symbol register to free the device registration * Alan Cox <[email protected]

/* */> 21-Jan-96 * * Dynamic minors and /proc/mice by Alessandro Rubini. 26-Mar-96 * * Renamed to misc and miscdevice to be more accurate. Alan Cox 26-Mar-96 * * Handling of mouse minor numbers for kerneld: * Idea by Jacques Gelinas <[email protected]>, * adapted by Bjorn Ekwall <[email protected]

/* */> * corrected by Alan Cox <[email protected]> * * Changes for kmod (from kerneld): * Cyrus Durgin <[email protected]> * * Added devfs support. Richard Gooch <[email protected]> 10-Jan-1998 */ #include <linux/module.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/miscdevice.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/major.h> #include <linux/mutex.h> #include <linux/proc_fs.h> #include <linux/seq_file.h> #include <linux/stat.h> #include <linux/init.h> #include <linux/device.h> #include <linux/tty.h> #include <linux/kmod.h> #include <linux/gfp.h> /* * Head entry for the doubly linked miscdevice list */ static LIST_HEAD(misc_list); static DEFINE_MUTEX(misc_mtx); /* * Assigned numbers, used for dynamic minors */ #define DYNAMIC_MINORS 64 /* like dynamic majors */ static DECLARE_BITMAP(misc_minors, DYNAMIC_MINORS); #ifdef CONFIG_PROC_FS static void *misc_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos) { mutex_lock(&misc_mtx); return seq_list_start(&misc_list, *pos); } static void *misc_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos) { return seq_list_next(v, &misc_list, pos); } static void misc_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v) { mutex_unlock(&misc_mtx); } static int misc_seq_show(struct seq_file *seq, void *v) { const struct miscdevice *p = list_entry(v, struct miscdevice, list); seq_printf(seq, "%3i %s\n", p->minor, p->name ? p->name : ""); return 0; } static const struct seq_operations misc_seq_ops = { .start = misc_seq_start, .next = misc_seq_next, .stop = misc_seq_stop, .show = misc_seq_show, }; static int misc_seq_open(struct inode *inode, struct file *file) { return seq_open(file, &misc_seq_ops); } static const struct file_operations misc_proc_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = misc_seq_open, .read = seq_read, .llseek = seq_lseek, .release = seq_release, }; #endif static int misc_open(struct inode * inode, struct file * file) { int minor = iminor(inode); struct miscdevice *c; int err = -ENODEV; const struct file_operations *old_fops, *new_fops = NULL; mutex_lock(&misc_mtx); list_for_each_entry(c, &misc_list, list) { if (c->minor == minor) { new_fops = fops_get(c->fops); break; } } if (!new_fops) { mutex_unlock(&misc_mtx); request_module("char-major-%d-%d", MISC_MAJOR, minor); mutex_lock(&misc_mtx); list_for_each_entry(c, &misc_list, list) { if (c->minor == minor) { new_fops = fops_get(c->fops); break; } } if (!new_fops) goto fail; } err = 0; old_fops = file->f_op; file->f_op = new_fops; if (file->f_op->open) { file->private_data = c; err=file->f_op->open(inode,file); if (err) { fops_put(file->f_op); file->f_op = fops_get(old_fops); } } fops_put(old_fops); fail: mutex_unlock(&misc_mtx); return err; } static struct class *misc_class; static const struct file_operations misc_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = misc_open, }; /** * misc_register - register a miscellaneous device * @misc: device structure * * Register a miscellaneous device with the kernel. If the minor * number is set to %MISC_DYNAMIC_MINOR a minor number is assigned * and placed in the minor field of the structure. For other cases * the minor number requested is used. * * The structure passed is linked into the kernel and may not be * destroyed until it has been unregistered. * * A zero is returned on success and a negative errno code for * failure. */ int misc_register(struct miscdevice * misc) { struct miscdevice *c; dev_t dev; int err = 0; INIT_LIST_HEAD(&misc->list); mutex_lock(&misc_mtx); list_for_each_entry(c, &misc_list, list) { if (c->minor == misc->minor) { mutex_unlock(&misc_mtx); return -EBUSY; } } if (misc->minor == MISC_DYNAMIC_MINOR) { int i = find_first_zero_bit(misc_minors, DYNAMIC_MINORS); if (i >= DYNAMIC_MINORS) { mutex_unlock(&misc_mtx); return -EBUSY; } misc->minor = DYNAMIC_MINORS - i - 1; set_bit(i, misc_minors); } dev = MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor); misc->this_device = device_create(misc_class, misc->parent, dev, misc, "%s", misc->name); if (IS_ERR(misc->this_device)) { int i = DYNAMIC_MINORS - misc->minor - 1; if (i < DYNAMIC_MINORS && i >= 0) clear_bit(i, misc_minors); err = PTR_ERR(misc->this_device); goto out; } /* * Add it to the front, so that later devices can "override" * earlier defaults */ list_add(&misc->list, &misc_list); out: mutex_unlock(&misc_mtx); return err; } /** * misc_deregister - unregister a miscellaneous device * @misc: device to unregister * * Unregister a miscellaneous device that was previously * successfully registered with misc_register(). Success * is indicated by a zero return, a negative errno code * indicates an error. */ int misc_deregister(struct miscdevice *misc) { int i = DYNAMIC_MINORS - misc->minor - 1; if (list_empty(&misc->list)) return -EINVAL; mutex_lock(&misc_mtx); list_del(&misc->list); device_destroy(misc_class, MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor)); if (i < DYNAMIC_MINORS && i >= 0) clear_bit(i, misc_minors); mutex_unlock(&misc_mtx); return 0; } EXPORT_SYMBOL(misc_register); EXPORT_SYMBOL(misc_deregister); static char *misc_devnode(struct device *dev, mode_t *mode) { struct miscdevice *c = dev_get_drvdata(dev); if (mode && c->mode) *mode = c->mode; if (c->nodename) return kstrdup(c->nodename, GFP_KERNEL); return NULL; } static int __init misc_init(void) { int err; #ifdef CONFIG_PROC_FS proc_create("misc", 0, NULL, &misc_proc_fops); #endif misc_class = class_create(THIS_MODULE, "misc"); err = PTR_ERR(misc_class); if (IS_ERR(misc_class)) goto fail_remove; err = -EIO; if (register_chrdev(MISC_MAJOR,"misc",&misc_fops)) goto fail_printk; misc_class->devnode = misc_devnode; return 0; fail_printk: printk("unable to get major %d for misc devices\n", MISC_MAJOR); class_destroy(misc_class); fail_remove: remove_proc_entry("misc", NULL); return err; } subsys_initcall(misc_init);

misc源碼框架本身也是一個模塊，內核啟動時自動加載。這麽做的目的是為了可以加載和卸載，當實際情況中板子上一個misc設備都沒有用到，那麽我們就可以對內核進行裁剪，將misc驅動框架的代碼也卸載掉。因為這個驅動框架的存在的作用就是讓其驅動開發著來調用其提供的接口函數來創建misc設備等。如果沒有用到misc設備，也就是沒有一個misc驅動代碼需要依附於misc驅動框架源碼，那麽這個misc驅動框架源碼就可以卸載掉，使內核盡可能的被裁剪。

怎麽知道misc驅動框架源碼也是一個模塊呢，通過上面的misc驅動框架源碼的最後一行代碼

subsys_initcall(misc_init);

這個和module_init一樣，所以知道misc的驅動框架源碼也是模塊化的，可以加載和卸載。

subsys_initcall的啟動順序比module_Init的啟動順序要早，因為肯定要先將misc雜散類設備的驅動框架代碼進行模塊加載初始化成功後，才能寫misc設備的驅動代碼，module_init加載的是驅動代碼，驅動框架如果都沒有初始化加載好，怎麽調用驅動框架寫misc設備的驅動代碼，只有驅動框架初始化加載好了，才能在驅動代碼中利用驅動框架去註冊你的設備。

subsys_initcall(misc_init);

這個subsys_initcall的參數misc_init，就是這個驅動框架代碼被加載的時候執行的函數。misc_init的代碼如下並進行分析：

static int __init misc_init(void)
{
	int err;

#ifdef CONFIG_PROC_FS
	proc_create("misc", 0, NULL, &misc_proc_fops);    //如果當前內核需要使用proc虛擬文件系統，那麽就在proc目錄下創建misc文件
	                                                    //通過這個文件，我們可以在用戶空間來知道我們當前系統中註冊了那些雜散類設備
#endif                                                    //proc虛擬文件系統實現的沒有sysfs文件系統實現的好，在內核為2.4版本的時候較為流行，
                                                        //因為裏面太亂
                                                        
	misc_class = class_create(THIS_MODULE, "misc");    //創建一個類，名字叫做misc，在/sys/class/目錄中，此時創建完這個misc類後目錄的內
	                                                //容是空的。但是當我們調用device_create創建一個misc設備的時候，這misc目錄裏面就會多
	                                                //一個設備。device_create是在misc_register函數中被調用的，misc_register是misc的驅動
	                                                //框架源碼，驅動開發者調用misc_register來創建一個misc設備，之後就會在misc目錄裏面看到
	                                                //創建出來的設備，這裏class_create創建出來的類目錄的內容和device_create函數調用後
	                                                //後創建出來的設備是綁定的，創建出來的設備就會在class_create創建出來的類目錄中體現。
	err = PTR_ERR(misc_class);
	if (IS_ERR(misc_class))
		goto fail_remove;

	err = -EIO;
	
	//字符設備驅動的創建，主設備號是10，名字是misc，將misc類設備驅動註冊為了字符設備驅動。
	if (register_chrdev(MISC_MAJOR,"misc",&misc_fops))    //這個register_chrdev是一個老接口，利用這接口註冊設備的時候是只有主設備號沒有
	                                                    //次設備號的，直接調用這個接口註冊的時候，就相當於將所有的misc設備的次設備號註冊
	                                                    //了。
	                                                     //MISC_MAJOR宏的值是10，表示主設備號，是固定的。
		goto fail_printk;
	misc_class->devnode = misc_devnode;
	return 0;

fail_printk:
	printk("unable to get major %d for misc devices\n", MISC_MAJOR);
	class_destroy(misc_class);
fail_remove:
	remove_proc_entry("misc", NULL);
	return err;
}

上面的代碼，misc驅動框架代碼被加載後的效果，就是創建misc類，註冊字符設備驅動。這是驅動框架源碼實現的部分，驅動開發者在將來一旦調用了misc_register函數註冊一個misc設備結構體後就會間接調用device_create創建一個misc設備，udev或者mdev的機制就會自動在/dev目錄下創建出一個設備文件節點。我們就可以使用這個設備文件節點來操作這個misc設備了。

misc_register函數是提供給驅動開發者使用的，功能是將misc設備註冊到misc驅動框架中，註冊misc設備成功後，會在/sys/class/misc/目錄中看到註冊的設備文件。

misc_register函數如下：

int misc_register(struct miscdevice * misc)
{
	struct miscdevice *c;
	dev_t dev;
	int err = 0;

	INIT_LIST_HEAD(&misc->list);

	mutex_lock(&misc_mtx);
	list_for_each_entry(c, &misc_list, list) {
		if (c->minor == misc->minor) {
			mutex_unlock(&misc_mtx);
			return -EBUSY;
		}
	}

	if (misc->minor == MISC_DYNAMIC_MINOR) {
		int i = find_first_zero_bit(misc_minors, DYNAMIC_MINORS);
		if (i >= DYNAMIC_MINORS) {
			mutex_unlock(&misc_mtx);
			return -EBUSY;
		}
		misc->minor = DYNAMIC_MINORS - i - 1;
		set_bit(i, misc_minors);
	}

	dev = MKDEV(MISC_MAJOR, misc->minor);

	misc->this_device = device_create(misc_class, misc->parent, dev,
					  misc, "%s", misc->name);
	if (IS_ERR(misc->this_device)) {
		int i = DYNAMIC_MINORS - misc->minor - 1;
		if (i < DYNAMIC_MINORS && i >= 0)
			clear_bit(i, misc_minors);
		err = PTR_ERR(misc->this_device);
		goto out;
	}

	/*
	 * Add it to the front, so that later devices can "override"
	 * earlier defaults
	 */
	list_add(&misc->list, &misc_list);
 out:
	mutex_unlock(&misc_mtx);
	return err;
}

這個函數的參數是struct miscdevice類型的結構體指針，這個結構體類型內容為：

struct miscdevice  {
	int minor;
	const char *name;
	const struct file_operations *fops;
	struct list_head list;
	struct device *parent;
	struct device *this_device;
	const char *nodename;
	mode_t mode;
};

看這個misc_register函數和提供的參數可以知道，驅動開發者要將一個設備註冊到misc驅動框架中就需要使用這個函數，需要填充struct miscdevice類型的變量，然後進行註冊，表示一個misc設備，註冊設備完畢後，會在/sys/class/misc/目錄中看到註冊的設備文件。udev或mdev會在/dev目錄下創建出設備文件節點來讓應用層進行操作。

其實驅動框架說白了，就是內核（驅動框架）給驅動開發者提供了一個結構體以及註冊和註銷相關的函數接口，驅動開發者只需要用內核（驅動框架）提供的結構體來定義變量然後進行合理填充，然後利用內核（驅動框架）提供的註冊或註銷相關的函數接口來進行註冊或註銷這個結構體變量，則表示將設備註冊到了驅動框架中，註冊到了一類中，這樣udev或mdev就可以在/dev/下創建出設備文件節點，應用層就可以用這個設備文件節點來進行操作設備。

驅動框架具有強烈的面向對象的思維邏輯，利用驅動框架寫驅動代碼，邏輯思維上就是利用驅動框架提供的類，new出來一個設備對象然後進行合理填充，填充後利用類中提供的方法來將new出來的對象進行註冊到驅動框架中。

2、misc_list鏈表的作用

在misc_register函數中，用到了一個全局變量misc_list，misc_list是個鏈表。

本文出自 “whylinux” 博客，謝絕轉載！

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