内核怎么通过主设备号找驱动、次设备号找设备
之前看韦东山老师视频，说到linux驱动就知道主设备号找驱动，次设备号找设备。这句到底怎么理解呢，如何在驱动中实现呢，在介绍该实现之前先看下内核中主次设备号的管理。在内核中，dev_t 类型( 在 <linux/types.h>头文件有定义 ) 用来表示设备号，包括主设备号和次设备号两部分。对于 2.6.x内核，dev_t是个32位量，其中高12位用来表示主设备号，低20位用来表示次设备号。
（linux/kdev_t.h） #define MINORBITS 20 /*次设备号*/ #define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1) /*次设备号掩码*/ #define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS)) /*dev右移20位得到主设备号*/ #define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK)) /*与次设备掩码与，得到次设备号*/</span>
MAJOR宏将dev_t向右移动20位，得到主设备号；MINOR宏将dev_t的高12位清零，得到次设备号。相反，可以将主设备号和次设备号转换为设备号类型（dev_t），使用宏MKDEV可以完成这个功能。
Linux内核允许多个驱动共享一个主设备号，但更多的设备都遵循一个驱动对一个主设备号的原则。
内核维护着一个以主设备号为key的全局哈希表，而哈希表中数据部分则为与该主设备号设备对应的驱动程序（只有一个次设备）的指针或者多个同类设备驱动程序组成的数组的指针（设备共享主设备号）。根据所编写的驱动程序，可以从内核那里得到一个直接指向设备驱动的指针，或者使用次设备号作为索引的数组来找到设备驱动程序。但无论哪种方式，内核自身几乎不知道次设备号的什么事情。如下图所示：点击打开链接
尽管这些从设备都涉及到内存访问，但所实现功能有很大差别。然后来看下图1中主设备号为1的memory_fops中定义了哪些函数指针。代码如下：
//driver/char/mem.c
static const struct file_operations memory_fops = {
.open = memory_open,
.llseek = noop_llseek,
};
仅有一个关键的函数
memory_open
,其作用是根据次设备号找到次设备的驱动程序。
static int memory_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{// select different devices through minor device number commented by guoqingbo
int minor;
const struct memdev *dev;
minor = iminor(inode); //get the minor device number commented by guoqingbo
if (minor >= ARRAY_SIZE(devlist))
return -ENXIO;
dev = &devlist[minor];//select the specific file_operations
if (!dev->fops)
return -ENXIO;
filp->f_op = dev->fops;
if (dev->dev_info)
filp->f_mapping->backing_dev_info = dev->dev_info;
/* Is /dev/mem or /dev/kmem ? */
if (dev->dev_info == &directly_mappable_cdev_bdi)
filp->f_mode |= FMODE_UNSIGNED_OFFSET;
if (dev->fops->open) //open the device
return dev->fops->open(inode, filp);
return 0;
}
该函数用到的图 1 中的 dvlist 数组定义如下：
static const struct memdev {
const char *name;
mode_t mode;
const struct file_operations *fops;
struct backing_dev_info *dev_info;
} devlist[] = {
[1] = { "mem", 0, &mem_fops, &directly_mappable_cdev_bdi },
#ifdef CONFIG_DEVKMEM
[2] = { "kmem", 0, &kmem_fops, &directly_mappable_cdev_bdi },
#endif
[3] = { "null", 0666, &null_fops, NULL },
#ifdef CONFIG_DEVPORT
[4] = { "port", 0, &port_fops, NULL },
#endif
[5] = { "zero", 0666, &zero_fops, &zero_bdi },
[7] = { "full", 0666, &full_fops, NULL },
[8] = { "random", 0666, &random_fops, NULL },
[9] = { "urandom", 0666, &urandom_fops, NULL },
[11] = { "kmsg", 0, &kmsg_fops, NULL },
#ifdef CONFIG_CRASH_DUMP
[12] = { "oldmem", 0, &oldmem_fops, NULL },
#endif
};
通过上面代码及图1可看出， memory_open 实际上实现了一个分配器（根据次设备号区分各个设备，并且选择适当的 file_operations ）,图2说明了打开内存设备时，文件操作是如何改变的。 所涉及的函数逐渐反映了设备的具体特性。最初只知道用于打开设备的一般函数。然后由打开与内存相关设备文件的具体函数所替代。接下来根据选择的次设备号，进一步细化函数指针 ，为不同的次设备号最终选定函数指针。
