scull工作过程

scull(simple character utility for loading localities,"区域装载的简单字符工具")

  是一个操作内存区域的字符设备驱动程序,这片内存区域就相当于一个字符设备。  scull的优点在于他不和任何硬件相关,而只是操作从内核分配的一些内存。任何人都可以编译和运行scull,而且还看看可以将scull移植到linux支持的所有计算机平台上。但另一方面,除了展示内核和字符设备驱动程序之间的接口并且让用户运行某些测试例程外,scull设备做不了任何“有用”的事情。

scull工作的大致过程:


 1. Linux启动时运行加载驱动模块的脚本。脚本首先做insmod。insmod时会调用驱动模块的init函数。
在init 中,进行了一些与设备本身相关的初始化设置以后(比如scull需要分配内存空间),会调用
cdev_init()和cdev_add()来进行字符设备的初始化,并把这个设备添加进系统。这个过程会创建
/proc/modules、/proc/devices两个文件和/sys/devices/目录中相应的项目。接下来脚本用mknod命令
创建/dev/目录下的文件。这里创建的/dev/scull0,对应的就是前面说到的inode结构。


 2. 用户空间的程序通过系统调用open打开设备文件(比如在程序中fopen("/dev/scull0", "w" )),
Linux会生成一个file结构,其中会包含f_pos(位置指针)、f_mode(打开方式是否只读等)等状态信息,
然后调用驱动模块中定义的 open()函数,把刚刚生成的file结构作为参数传给open()。open()通常需要
根据情况做一些诸如设置互斥标记位之类的工作。


 3. 用户空间的程序通过系统调用进行读写操作(比如使用fprintf()等函数),会调用驱动程序中的
read()、write()、llseek()等函数。这些操作会改变file结构中的信息,比如f_pos。


 4. 这时如果有另一个用户空间的程序打开这个设备文件,会再创建一个file结构,因为两个进程在
访问时file结构中的信息是不同的,比如位置指针就不同。所以Linux把创建file结构的工作放在open系统
调用时,而不是系统加载驱动模块时。但是需要注意的是,和第一个打开这个设备的文件不同,这次的
file结构是从第一个进程中fork出来。这样,这个fork出来的进程不需要调用驱动程序中定义的release函
数,在其返回时,file结构就会自动销毁。
 也就是说,只有一个进程会调用驱动程序中的open和release函数(虽然可能不只一个进程会试图关闭
设备文件),也就保证了文件打开和关闭的次数不会有不同。


 5. 每一个程序完成操作,关闭设备文件时(比如使用fclose()函数),会销毁对应的file结构。但是
只有最后一个进程关闭文件时才会调用驱动程序的release()函数。


 6. 关机时自然就是调用驱动模块中的exit函数,释放资源了。

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