2010-3-10 sculla具有访问控制的字符设备 sbull块设备 代码阅读

sculla具有访问控制的字符设备

 

一、 sucll_access_init()

1、 与以前的简单scull 和 scullp 一样，一开始就是分配设备号；

    (这个函数中没有为 scull_dev 结构申请内存，是因为这些结构的空间已经静态分配了）

2、在循环中调用 scull_access_setup() 函数，初始化每个设备（这个驱动中每个设备的访问控制方法不一样）。

在 sucll_access_setup() 中，主要完成以下工作：

   （1 ）初始化 quantum 、 qset 变量，初始化信号量；

   （2 ）调用 cdev_init() 函数，分配和初始化 cdev 结构，并把它与 file_operation 结构连接起来；

   （3 ）调用 kobject_set_name() 函数，这个貌似和设备模型之类的有关，暂时没管它；

   （4 ）调用 cdev_add() 通知内核；

注： scull_access_setup的第二个参数 scull_dev_info 是一个指向结构数组的指针，被指向的结构和数组的定义如下。在 scull_access_devs 数组中第二个成员指向一个 scull_dev 结构，因为被指向的结构是静态申明的，所以不需要动态为之分配内存了；第三个成员指向各个设备的 file_operation 结构，于是对不同的设备将使用不同的文件操作函数（实际上只有 open 和 release 函数不同）。

static struct scull_adev_info {

        char *name;

        struct scull_dev *sculldev;

        struct file_operations *fops;

} scull_access_devs[] = {

        { "scullsingle", &scull_s_device, &scull_sngl_fops },

        { "sculluid", &scull_u_device, &scull_user_fops },

        { "scullwuid", &scull_w_device, &scull_wusr_fops },

        { "sullpriv", &scull_c_device, &scull_priv_fops }

};

从上面的结构数组中，我们可以看到四类设备：scull_s_device 、 scull_u_device 、 scull_w_device 、 scull_c_device ，这些分别对：

独占设备，每次只能由一个进程访问；

单用户使用的设备，每次只能由一个用户的进程访问；

阻塞型open 设备，每次只能由一个用户使用，后来访问的用户被阻塞，而不是返回 EBUSY ；

打开时复制设备，对每个进程分配一个设备。

这些设备的读、写、定位的函数都是一样的，不同的是open 和 release ，现分别说明如下：

二、 scull_s_device

 scull_s_open

    1、对原子变量 scull_s_available 进行减一测试操作，如果返回值为 0 ，则将该原子变量加一，返回 -EBUSY ；

2、如果是可写的打开，则清空数据的存储区域。

 scull_s_release

1、对原子量进行加一操作。

三、 scull_u_device

 scull_u_open

1、加自旋锁（用户计数 scull_u_count 貌似是临界变量）

2、如果用户计数不为 0 、且当前的进程的 uid 与已获得文件反问权限的用户不同、且当前进程的用户不是 root 用户，则解自旋锁，返回 -EBUSY 。

3、如果用户计数为 0 ，则将当前进程的 uid 赋值给 scull_u_owner 。

4、用户计数加一；

5、解自旋锁。

6、如果是可读的访问，则清空数据存储区域。

 scull_u_release

1、加自旋锁；

2、用户计数减一；

3、解自旋锁。

四、 scull_w_device

 scull_w_open

1、加自旋锁；

2、在 while 的条件中调用 scull_w_available() 函数（该函数在用户计数为 0 或当前进程的 uid 或 euid 与已取得权限的用户相同或当前用户是 root 时返回 1 ），

如果循环条件为1 （ scull_w_available() 返回 0 ）则进行以下操作：

   （1 ）解自旋锁；

   （2 ）如果是非阻塞型打开文件则返回 -EAGAIN ；

   （3 ）调用 wait_event_interruptible() 函数，将该进程放入等待队列 scull_w_wait 中，并设置判断条件为 scull_w_available() 返回值为 1 ；

   （4 ）加自旋锁。

3、 如果用户计数为0 ，则将当前进程的 uid 赋值给 scull_w_owner ；

4、 用户计数加一；

5、 解自旋锁；

6、 如果是可写打开，则调用scull_trim() 清空数据存储区。

 scull_w_release

1、加自旋锁；

2、用户计数减一，并将其赋值给变量 tmp 。

3、解自旋锁；

4、如果 tmp 为 0 ，则唤醒等待队列 scull_w_wait 上的所有进程。

五、 scull_c_device

    使用当前进程的控制终端的次设备号作为键值访问虚拟设备，于是运行在一个终端的所有进程共享设备。

 scull_c_open

1、 判断当前进程是否有对应的终端，如果没有则返回 -EINVAL ；

2、 通过tty_devnum 获得当前终端的此设备号，保存到 key 中；

3、 加自旋锁；

4、 调用scull_c_lookfor_device() 函数来查找该终端对应的设备是否已经存在，如果不存在则创建一个，该函数主要进行以下操作：

   （1 ）在 scull_listitem 结构的链表中查找该终端对应的虚拟设备是否存在，如果存在则返回该设备 scull_dev 的指针；

   （2 ）创建一个新的 scull_listitem 结构，清空 scull_dev 成员对应的数据存储区域，初始化信号量等；

   （3 ）将该结构添加到链表中；

   （4 ）返回该结构中 scull_dev 的指针。

5、 解自旋锁；

6、 如果是可写的打开文件，清空数据存储区；

7、 将scull_dev 结构的指针赋给 filp->data （这很重要，要不以后读写数据的时候怎么找设备啊）

 scull_c_release

     return 0;

六、 scull_access_cleanup

    1、在循环中调用 cdev_del() 删除字符设备，并清空数据的存储区；

    2、遍历虚拟设备的链表，删除链表头（ list_head ），清空每个虚拟设备的数据存储区域，释放 scull_listitem 结构；

    3、释放设备号。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sbull块设备

 

 

一、 sbull_init

    1、调用 register_blkdev() 函数想内核注册设备，并获得主设备号；

    2、为 sbull_dev 结构分配内存；

    3、在循环中调用 setup_device() ，初始化每个设备。 setup_device() 函数完成了初始化的主要工作，有必要详细叙述，故另起一节；

    

二、 setup_device

1、 初始化设备大小、数据存储区域和自旋锁（该自旋锁与请求队列相关）等

2、 创建定时器，将其与sbull_invalidate 函数联系起来（定时时间到了，则调用该函数“移除”设备）；

3、 根据request_mode 的不同，选择不同的请求处理方式：

     RM_NOQUEUE  （不使用请求队列）：

   （1 ）调用函数 blk_alloc_queue() 函数分配一个请求对列（与 blk_queue_make_request 不同的是他并未真正建立一个保存请求的队列）；

   （2 ）队列申请成功后，调用 blk_requeue_make_request() 函数将“构造请求”函数 sbull_make_request 与之联系起来。在 sbull 中 sbull_make_request 将处理所有 io 请求；

   RM_FULL （这种模式将传输request 中的 bio ） ：

  （1 ）调用 blk_init_queue() 函数分配请求队列，并将其与自旋锁 dev->lock 和请求处理函数 sbull_full_request() 函数联系起来；

   RM_SIMPLE （简单模式，直接使用request ）：

  （1 ）调用 blk_init_queue() 函数分配请求队列，并将其与自旋锁 dev->lock 和请求处理函数 sbull_requset() 联系起来

    4、调用 blk_queue_hardsect_size() 函数通知内核设备所支持的扇区大小；

    5、调用 alloc_disk() 分配 gendisk 结构，继而初始化，以及调用 set_capacity() 函数设定硬件容量，然后调用 add_diak() 通知系统；

    

三、 sbull_exit

1、循环中调用 del_timer_sync() 函数删除定时器（该函数有什么特点还没具体看）；

2、调用 del_gendisk() 函数卸载磁盘，之后调用 put_disk() 处理引用计数；

3、如果是不使用请求队列的模式则调用 blk_put_queue 释放请求队列，否则调用 blk_cleanup_queue() 函数释放请求队列；

4、释放数据储存区域；

5、释放设备号和 sbull_dev 结构的内存空间

四、 sbull_open

1、删除定时器；

2、加自旋锁；

3、如果用户计数为 0 ，则调用 check_disk_change() 检查设备介质是否改变；

4、用户计数加一；

5、解自旋锁；

五、 sbull_release

    1、获取自旋锁；

2、用户计数减一；

3、启动定时器；

5、解自旋锁；

六、 对移动设备的支持

    在setup_device() 函数中启用了一个定时器，时间到了后会调用 sbull_invalidate() 函数，如果此时无用户使用该设备或该设备上没有数据，则 sbull_invalidate() 函数将 dev->media_change 设置为 1 ；

在块设备的block_device_operation 结构中 .media_change  和 .revalidate_disk 指针分别被赋值为 sbull_media_change 和 sbull_revalidate 。

sbull_media_change函数只是返回 media_change 的值，返回非零值代表设备介质已改变；

介质改变后将调用sbull_revalidate ，在真实的设备中该函数应该完成一些必须的工作，入读取分区表等，在 sbull 中只将 media_change 的值赋为 0 ，然后清零数据存储区域。

七、 ioctl

sbull的 ioctl 只处理一个命令——对设备物理信息的查询请求。

八、 RM_SIMPLE

RM_SIMPLE模式中，请求处理函数为 sbull_request ，由该函数来处理数据请求：

1、 在while 的循环条件中调用 elv_next_request() 函数获取未完成的 request ，在循环体中完成以下操作：

   （1 ）如果该 request 不是文件系统请求（不是移动数据块），则调用 end_request 传递 0 ，表示不能完成该请求；

   （2 ）调用 sbull_transfer() 函数传输数据（在 sbull_transfer() 函数中，调用 memcpy 传输数据）；

   （3 ）调用 end_request() 函数，传递 1 通知系统数据传递成功。

九、 RM_FULL

    RM_FULL模式中，请求处理函数为 sbull_full_request ，由该函数来处理数据请求：

    在while 的循环条件中调用 elv_next_request() 函数获取未完成的 request ，在循环体中完成以下操作：

1、 如果该request 不是文件系统请求（不是移动数据块），则调用 end_request 传递 0 ，表示不能完成该请求；

2、 调用函数sbull_xfer_requset() 进行数据传输， sbull_xfer_requset() 函数的主要工作是调用宏 re_for_each_bio 遍历请求中每个 bio ，对每个 bio 调用 sbull_xfer_bio 函数。 sbull_xfer_bio 函数调用宏 bio_for_each_segment() 遍历 bio 中的每个段，并在循环体中完成以下操作：

   （1 ）为缓冲映射虚拟内存地址；

   （2 ）调用函数 sbull_transfer 函数进行数据传输；

   （3 ）取消虚拟内存的映射   

3、 调用end_that_requset_first 通知块设备子系统，若返回值为 0 表示数据都被传输完成，于是调用 blkdev_dequeue_request() 函数删除该 request ，之后调用 end_that_requset_last() 函数通知任何等待已经完成请求的对象，并重复利用该 request 机构。

十、 RM_NOQUEUE

为了优化硬盘的访问，I/O 调度程序会对块设备请求队列进行管理，完成合并、排序的操作，但是对于随机访问存储设备，这将不会对性能带来优化。（貌似空操作调度 noop 本来就不会对队列进行合并、排序等操作）。

RM_NOQUEUE模式使用的是“构造请求函数（ make_request ）”，它能够完成的事情：直接进行传输，或者对请求进行进一步操作（如：将请求与已存在请求合并等）， sbull 实现的是直接传输，在 sbull_make_requset() 函数中的操作为：

1、调用 sbull_xfer_bio 完成 bio 请求；

2、调用 bio_endi ，告诉 bio 结构的创建者请求的完成情况。