Linux驱动开发笔记（五）：驱动连接用户层与内核层的文件操作集原理和Demo
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前言
驱动写好后，用户层使用系统函数调用操作相关驱动从而实现与系统内核的关联，本篇主要就是理解清楚驱动如何让用户编程来实现与内核的交互。
杂项设备文件操作集
cd /usr/src/linux-headers-4.18.0-15
vi include/linux/fs.h
搜索到（vi则直接使用“/”）:
struct file_operations {
struct module *owner;
loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
ssize_t (*read_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);
ssize_t (*write_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);
int (*iterate) (struct file *, struct dir_context *);
int (*iterate_shared) (struct file *, struct dir_context *);
__poll_t (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
unsigned long mmap_supported_flags;
int (*open) (struct inode *, struct file *);
int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
int (*release) (struct inode *, struct file *);
int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);
int (*fasync) (int, struct file *, int);
int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
int (*check_flags)(int);
int (*setfl)(struct file *, unsigned long);
int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);
ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);
ssize_t (*copy_file_range)(struct file *, loff_t, struct file *,
loff_t, size_t, unsigned int);
int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **, void **);
long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset,
loff_t len);
void (*show_fdinfo)(struct seq_file *m, struct file *f);
#ifndef CONFIG_MMU
unsigned (*mmap_capabilities)(struct file *);
#endif
int (*clone_file_range)(struct file *, loff_t, struct file *, loff_t,
u64);
ssize_t (*dedupe_file_range)(struct file *, u64, u64, struct file *,
u64);
} __randomize_layout;
例如read函数，那么就是打开驱动使用系统read，打开这个设备驱动的句柄，那么就会调用read函数，其他的以此类推，还比较好理解。
Linux文件操作集的意义
概述
Linux一切都是文件，都有对应的打开、关闭和读写等相关操作，而这些操作都是使用打开文件后的句柄来表示，那么函数再根据句柄的类型，如打开的是杂项设备驱动，就会去调用杂项设备操作文件字符集里面对应的函数来执行操作了。
在编程的时候会使用open打开一个设备节点（可以是文件打开，可以打开设备），这时候返回得到设备节点句柄标识fd（失败是-1），然后使用fd去read、write等各种操作则会相当于调用这个设备驱动里面文件操作集的read、write。
下面是常用的文件操作。
open函数（实现测试）
int (*open) (struct inode *, struct file *);
read函数（实现测试）
ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *)
write函数（实现测试）
ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
poll/select函数（本篇没写）
__poll_t (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
ioctl函数（本篇没写）
long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
close函数（实现测试）
int (*release) (struct inode *, struct file *);
驱动模板准备
首先复制之前的registerMiscDev的驱动，改个名字为：testFileOpts：
cd ~/work/drive
cp -arf registerMiscDev testFileOpts
cd testFileOpts
make clean
mv registerMiscDev testFileOpts.c
然后修改makefile里面的（obj-m模块名称改下），模板准备好了
gedit Makefile
下面基于testFileOpts.c文件进行注册杂项设备，修改.c文件：
gedit testFileOpts.c
#include 杂项设备添加常用操作集open函数Demo
注意，要是调用的函数没有写，则不会报错也不会有其他操作反应，所以并不是所有函数都是必须写的。
步骤一：实现open函数
// int (*open) (struct inode *, struct file *);
int misc_open(struct inode * pInode, struct file * pFile)
{
printk("int misc_open(struct inode * pInode, struct file * pFile)");
return 0;
}
步骤二：（关键）赋值到文件操作集指针
步骤三：编译加载驱动
先编译试试：
然后加载驱动：
sudo insmod tesFileOpts.ko
这时候，设备节点注册成功了。
步骤四：在程序中调用打开设备节点open
本步骤是c语言编程，使用linux系统函数打开设备节点：
新建文件：
vi test.c
输入代码：
#include 
编译：
gcc test.c
默认输出就是a.out，下面运行一下：
无法运行，是因为ubuntu对设备需要管理员权限，管理员权限运行：
查看内核打印输出（这里出现没有打印输出，查看“入坑一”）：
至此，从用户编程层如何对设备结点，然后调用到内核层函数就基本清楚了。
补充其他函数Demo
补充read、write
#include 修改test.c测试驱动源码
#include
#include
#include
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
char buf[32] = {0};
const char devPath[] = "/dev/register_hongPangZi_testFileOpt";
fd = open(devPath, O_RDWR);
if(fd < 0)
{
printf("Failed to open %s\n", devPath);
return -1;
}else{
printf("Succeed to open %s\n", devPath);
}
read(fd, buf, sizeof(buf));
write(fd, buf, sizeof(buf));
close(fd);
printf("exit\n");
fd = -1;
return 0;
}
查看输出
入坑
入坑一：内核未打印open函数
问题
程序打开设别节点，未打印open函数
原因
打开函数没有赋值给文件操作集。
解决
入坑二：dmesg少了close的release打印
问题
测试
研究了dmesg，就是没出来，这个不清楚了，后来问了驱动大佬，提醒是可能是换行的问题，后加上可以了。
解决方法
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