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          從用戶態(tài)的open到內(nèi)核驅(qū)動實現(xiàn)流程

          作者: 時間:2012-06-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          問題來源:

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/148863.htm

          在講授Linux初級的時候,我發(fā)現(xiàn)困惑很多同學(xué)的是不真正理解從應(yīng)用層到我們自己所寫的層的調(diào)用過程,所以寫此文章來大概描述。

          首先我們知道,在我們目前的Linux系統(tǒng)中,我們大概共約300左右個系統(tǒng)調(diào)用,其中syscall_table.S列出了所有的系統(tǒng)調(diào)用表。

          在本文件中記錄了所有當前平臺系統(tǒng)中所提供的系統(tǒng)調(diào)用表,其中第五項就包括:

          .lONg sys_ /* 5 */

          -----------------------------

          查看sys_() 函數(shù),我們看到里面所完成的工作為:

          1、查看打開的是否是大文件,如果是的話,置大文件標志位:O_LARGEFILE

          2、做do_sys_()函數(shù)調(diào)用。

          3、檢查2的調(diào)用返回值ret是否有效。

          -----------------------------

          -----------------------------

          查看do_sys_open()函數(shù)所完成的工作為:

          調(diào)用getname() ,getname函數(shù)主要功能是在使用文件名之前將其拷貝到數(shù)據(jù)區(qū),正常結(jié)束時返回分配的空間首地址,出錯時返回錯誤代碼。

          取得系統(tǒng)中可用的文件描述符fd。

          調(diào)用do_filp_open()函數(shù),此函數(shù)使用了一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)nameidata來描述與文件相關(guān)的文件操作。

          STruct nameidata {

          struct dentry *dentry; // 目錄數(shù)據(jù)

          struct vfsmount *mnt; // 虛擬文件掛載點數(shù)據(jù)

          struct qstr last; // hash值

          unsigned int flags; // 文件操作標識

          int last_type; // 類型

          unsigned depth;

          char *saved_names[MAX_NESteD_LINKS + 1];

          union {

          struct open_intent open;

          } intent; // 專用數(shù)據(jù)

          };

          -----------------------------

          -----------------------------

          struct file *do_filp_open(const char * filename, int flags, int mode){

          int namei_flags, error;

          struct nameidata nd;

          namei_flags = flags;

          if ((namei_flags+1) O_ACCMODE)

          namei_flags++; // 如果flags有O_WRONLY,則增加O_RDONLY

          error = open_namei(filename, namei_flags, mode, nd);

          // open_namei函數(shù)主要執(zhí)行文件操作的inode部分的打開等操作。

          if (!error)

          return nameidata_to_filp (nd, flags);

          // 把文件的inod相關(guān)信息轉(zhuǎn)換成文件結(jié)構(gòu)。

          return ERR_PTR(error); // 返回錯誤代碼

          }

          -----------------------------

          -----------------------------

          我們下面來看這個比較關(guān)鍵的函數(shù):nameidata_to_filp():

          struct file *(struct nameidata *nd, int flags)

          821 {

          822 struct file *filp;

          823

          824 /* Pick up the filp from the open intent */

          825 filp = nd->intent.open.file;

          // 把相關(guān) file結(jié)構(gòu)的指針賦予 filp。

          826 /* Has the filesystem initialised the file for us? */

          827 if (filp->f_path.dentry == NULL)

          828 filp = __dentry_open(nd->dentry, nd->mnt, flags, filp, NULL);

          // ***** 關(guān)鍵函數(shù) ***** //

          829 else

          830 path_release(nd);

          831 return filp;

          832 }

          -----------------------------

          -----------------------------

          關(guān)鍵函數(shù):__dentry_open():

          static struct file *__dentry_open(struct dentry *dentry, struct vfsmount *mnt,

          int flags, struct file *f,

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

          {

          ......

          695 f->f_pos = 0;

          696 f->f_op = fops_get(inode->i_fop);

          // 在這里進行賦值,f->f_op = def_chr_fops,注意上文inode->i_fop中的賦值。

          697 file_move(f, inode->i_sb->s_files);

          698

          699 if (!open f->f_op)

          // 在調(diào)用__dentry_open時open賦值為空,所以!open為真。

          700 pen = f->f_op->open;

          // 在這里將open賦為chrdev_open。

          701 if (open) {

          702 error = open(inode, f);

          // 這里調(diào)用chrdev_open, 參照下文。

          703 if (error)

          704 goto cleanup_all;

          ......

          }

          -----------------------------

          -----------------------------

          在函數(shù)chrdev_open中(/fs/char_dev.v):

          int chrdev_open(struct inode * inode, struct file * filp)

          {

          ......

          kobj = kobj_lookup(cdev_map, inode->i_rdev, idx);

          // 執(zhí)行kobj_lookup函數(shù),在cdev_map里尋找相應(yīng)的inode->i_rdev設(shè)備。

          // cdev_map是一個256個probe結(jié)構(gòu)組成的數(shù)組,用于查找具有相應(yīng)設(shè)備號的設(shè)備。

          // inode->i_rdev為設(shè)備號。

          new = container_of(kobj, struct cdev, kobj);

          //從kobj的位置倒算出cdev的內(nèi)存地址,獲得包含相應(yīng)kobj的cdev。

          inode->i_cdev = p = new;

          // 到這里p已經(jīng)為我們要的設(shè)備cdev了。

          filp->f_op = fops_get(p->ops);

          / /拿到 cdev操作集。

          // 至此以后read,write操作都通過file->f_op直接與我們要的設(shè)備操作集掛鉤了。

          ......

          }

          -----------------------------

          到此,系統(tǒng)通過file->f_op 就與我們在設(shè)備里面的定義的相關(guān)操作聯(lián)系起來了,我們之前在寫驅(qū)動的功能操作就被系統(tǒng)通過應(yīng)用層的open 一步一步的調(diào)用到我們自己的open跟相關(guān)其他的操作了。



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