字符设备驱动

   通常而言，主设备号标识设备对应的驱动，次设备号由内核使用，用于正确确定设备文件所指的设备文件所指的设备，我们可通过次设备号获得指向内核设备的直接指针，也可将次设备号当作设备本地数组的引索。
   同一类设备使用相同的主设备号，不同类的设备使用不同的主设备号，用次设备号来描述使用该驱动的设备的序号，序号一般从0开始。

   在调用cdev_add()函数向系统注册字符设备之前，该首先分配设备号可通过命令：cat /proc/devices 来查看系统已经被使用的设备号。

file_operations结构详解：

struct file_operations {   //文件操作
 struct module *owner;  

/*owner 它并不是一个操作，它指向“拥有”该结构的模块的指针，内核使用这个字段以避免在模块
 * 操作正在被使用时卸载该模块，几乎所有的情况下，该成员被初始化为THIS_MODULE，它是
 * 定义在<linux/module.h>中的一个宏。
 */
                        
 loff_t (*llseek) (struct file *file, loff_t offset, int origin);
/*
 * llseek用来修改文件的当前读写位置，并将新位置（正的）作为返回值返回，参数loff_t是一个长偏移量，即使在32位平台上也至少占用64位的数据宽度，出错返回负值，

 * 如果这个函数指针为NULL，对seek的调用将会以某种不可预期的方式修改file结构中的位置计数器。
 */
                                                  
 ssize_t (*read) (struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos);
/*
 * 用来从设备读取数据，该函数指针被赋为NULL时，将导致read系统调用出错并返回-EINVAL，函数返回非负值表示成功读取
 * 的字节数.
 * 注意更新文件的位置f_pos,如果返回值传输的字节数小于count，则应该重新传输数据,返回0表示已经到达文件尾,
 * 如果数据暂时没有到达则应该阻塞
 */
                       
 ssize_t (*write) (struct file *filp,const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos);
/* 向设备发送数据，如果没有这个函数，将导致write系统调用出错并返回-EINVAL，函数返回非负值表示成功写入的字节数 */
                                                                                          
 ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *iocb, const struct iovec *iov,unsigned long nr_segs, loff_t pos);
/* 初始化一个异步的读取操作---即在函数返回之前可能不会完成的读取操作，如果该方法为NULL，所有的操作将通过read（同步）处理 */
                                                                                   
 ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *iocb, const struct iovec *iov,unsigned long nr_segs, loff_t pos);
/* 初始化一个异步的写入操作 */
 
 unsigned int (*poll) (struct file *filp,  poll_table *wait);
/* poll方法是poll、epoll、select这三个系统调用的后端实现，这三个系统调用可用查询某个或多个文件描述符上读写是否阻塞，
 * poll方法应该返回一位掩码，用来指定非阻塞的读取或写入是否可能，并且也会向内核提供将调用进程至于休眠状态直至I/O变
 * 可能时的信息，如果驱动程序将poll方法定义为NULL，则设备被认为即可读也可写，并且不会阻塞.
 */
                                                                 
 int (*ioctl) (struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg);
/* 系统调用ioctl提供了一钟执行设备特定命令的方法（如格式化磁盘，这个既不是读操作也不是写操作），另外，内核还能识别
 * 一部分ioctl命令，而不必调用fops表中的ioctl，如果设备不提供ioctl入口点，对于任何内核未预先定义的请求,ioctl系统调
 * 用将返回错误
 */
                                                                                            
 long (*unlocked_ioctl) (struct file *filp, unsigned int ioctl, unsigned long arg); 
/* 不使用BLK的文件系统，将使用此种函数指针代替ioctl */

 long (*compat_ioctl) (struct file *file, unsigned cmd, unsigned long arg); 
/* 在64位系统上，32位的ioctl调用，将调用此函数指针代替 */
 
 int (*mmap) (struct file *file, struct vm_area_struct *vma); 
/* mmap用于请求将设备内存映射到进程空间，如果设备没有实现这个方法，那么mmap系统调用将返回-ENODEV */
 
 int (*open) (struct inode *inode,struct file *filp);
/* 尽管这是对设备文件的第一个操作，然而却并不要求驱动程序一定要声明一个相应的方法，如果这个入口为NULL，
 * 设备的打开操作永远成功，但系统不会通知驱动程序
 */
 
 int (*flush) (struct file *filp, fl_owner_t id);
/* 对flush操作的调用发生在进程关闭设备文件描述符副本的时候，它应该执行（并等待）设备上尚未完结的操作，
 * 目前，flush仅仅用于少数几个驱动程序,如果flush被设置为NULL，内核将简单低忽略用于的应用程序请求
 */
 
 int (*release) (struct inode *inode, struct file *filp);
/* 当file结构被释放时即关闭设备文件，将调用这个操作，与open相仿，也可以将release设置为NULL */
 
 int (*fsync) (struct file *filp, struct dentry *dentry, int datasync);
/* 该方法是fsync系统调用的后端实现，用户调用它来刷新待处理的数据，如果驱动程序没有实现这一方法，
 * fsync系统调用将返回-EINVAL
 */
 
 int (*aio_fsync) (struct kiocb *iocb, int datasync); //这是fsync方法的异步版本
 
 int (*fasync) (int fd, struct file *filp, int mode);
/* 这个操作用来通知设备其FASYNC标志发生了变化，如果设备不支持异步通知，该字段可以使NULL */
 
 int (*lock) (struct file *filp, int cmd, struct file_lock *fl);

/* lock方法用于实现文件锁定，锁定是常规文件不可缺少的特性，但设备驱动程序几乎不会实现这个方法 */
 
 unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *file,unsigned long addr, unsigned long len,unsigned long pgoff,unsigned long flags); 
//该方法的目的是在进程的地址空间找到一个合适的位置，以便将底层设备中的内存
//映射到该位置，大部分驱动程序可设置改方法为NULL 

 int (*check_flags)(int);  //该方法允许模块检查传递给fcntl调用的标志
 
 
 ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *pipe, struct file *out,loff_t *ppos, size_t len, unsigned int flags); 
 //由VFS调用，将管道数据粘接到文件
 
 ssize_t (*splice_read)(struct file *in, loff_t *ppos,struct pipe_inode_info *pipe, size_t len,unsigned int flags);  
 //由VFS调用，将文件数据粘接到管道
};

/* file_operations使用实例 */
struct file_operations xxx_fops = {
 .owner   = THIS_MODULE,
 .open    = xxx_open,
 .read    = xxx_read,
 .write   = xxx_write,
 .ioctl   = xxx_ioctl,
 .poll    = xxx_poll,
 .release = xxx_close,
 ......
};