《Linux4.0设备驱动开发详解》笔记--第五章:Linux文件系统与设备文件
5.1 Linux文件操作
5.1.1 文件操作系统调用
- 创建
int create(const char *filename, mode_t mode);
mode是存取权限,它同umask(在文件创建时需要去掉的一些权限)一起共同决定文件的最终权限
mode:O_…组合
- 打开
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
如果flags使用了O_CREAT标志,则使用第二个函数,指明创建并打开的文件权限
数字表示权限的含义
第一位 第二位 第三位 第四位 第五位
用户ID 组ID 自己的权限 组的权限 其他人的权限
例如:创建用户可读写执行,组没有权限,其他人可读执行 => 10 705
open("test", O_CREAT, 10 705);
等价于
open("test", O_CREAT, S_IRWXU | S_IROTH | S_IXOTH | S_ISUID);
- 读写
int read(int fd, const void *buf, size_t length);
int write(int fd, const void *buf, size_t length);
- 定位
int lseek(int fd, offset_t offset, int whence);
SEEK_SET:相对于文件开头
SEEK_CUR:相对于当前指针
SEEK_END:相对于文件末尾
offset:可为负数
lseek(fd, 0, SEEK_END);表示文件的长度
- 关闭
int close(int fd);
5.1.2 库函数操作
- 创建和打开
FILE *fopen(const char *path, const char *mode);
mode : r w b 组合
linux不区分文本文件和二进制文件
- 读写
int fgetc(FILE *stream);
int fputc(int c, FILE *stream);
char *fgets(char *s, int n, FILE *stream);
int fputs(const char *s, FILE *stream);
int fprintf(FILE *stream, const char *format,...);
int fscanf(FILE *stream, const char *format,...);
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t n, FILE *stream);
size_t fwrite(void *ptr, size_t size, size_t n, FILE *stream);
- 关闭
int fclose(FILE *stream);
5.2 Linux文件系统
5.2.1 Linux文件系统目录结构
- /bin:包含基本命令,如ls、cp等
- /sbin:系统命令,如modprobe、ifconfig等
- /dev:设备文件存储目录,应用文件通过对这些文件的读写来控制实际设备
- /etc:系统配置文件,如账号密码的配置文件,busybox的启动脚本也在这里
- /lib:系统库文件
- /mnt:挂载目录,如cdrom等目录
- /proc:系统运行时,进程及内核信息(CPU、硬盘分区、内存信息等)存放在这里。/proc目录是为文件系统proc的挂载目录,proc不是真正的文件系统,它存在内存中
- /tmp:存放运行程序是产生的临时文件
- /usr:系统存放程序的目录,如用户命令、用户库等
- /sys:sysfs文件系统的映射目录,Linux设备驱动模型中的总线、驱动和设备都可以在该目录下找到对应的节点。当内核检测到新设备时,会在sysfs文件系统中为该设备生成一项新的记录
5.2.2 Linux文件系统与设备驱动
- file:代表一个打开的文件,每个打开的文件在内核中都有一个关联的struct file。
- inode:包含文件访问权限、属主、组、大小、生成时间、访问时间、最后修改时间等信息
- stat + 文件名 =>查看文件的inode信息
- inode成员i_rdev字段包含设备号:前12是主设备号,后20位是此设备号
- unsigned int ininor(struct inode *inode)
- unsigned int imajor(struct inode *inode)
- cat /proc/devices:查看系统注册的设备
- 第一列为主设备号
- 第二列为此设备号
- /dev/目录中包含有设备文件
- 参考
http://www.cnblogs.com/itech/archive/2012/05/15/2502284.html
5.3 devfs
- Linux2.4内核引进,但现在已经由udev取代
5.4 udev用户空间设备管理
5.4.1 udev与devfs区别
- 机制与策略
- 机制:做某件事的方法,相对固定不变
- 策略:每个步骤采取的方法,灵活不固定
- 内核中不应该出现策略
- udev是利用设备的加入或者移除的时候内核所发送的热拔插事件来工作
- 热拔插时设备的详细信息会由内核通过netlink套接字来发送出uevent事件
- udev对冷拔插的处理
- Linux提供sysfs下面1个uevent节点,往该节点下写一个“add”,导致内核重新发送netlink,之后udev就会收到冷拔插的netlink消息了
5.4.2 sysfs系统与Linux设备模型
- sysfs是与proc、devfs和devpty同类别的虚拟文件系统,它可以产生包括所有的硬件系统的层级视图
- sysfs把连接在系统上的设备和总线组织成一个分级的文件,他们可以由用户空间存取,向用户空间导出内核数据结构以及他们的属性
- sysfs的一个目的是展示设备驱动模型中各组件的层次关系,顶层目录包括
- block:所有的设备快
- bus:所有的总线类型
- dev
- devices
- class:系统中的设备类型(如网卡设备、声卡设备、输入设备等)
- fs
- kernel
- power
- bus_type表示总线,device_driver表示驱动,device表示设备
- 设备和驱动必须依附于总线
- 设备和驱动是独立分开注册的,注册设备的时候不需要其驱动已经注册,反之亦然
- 设备和驱动各自共享·涌向内核,寻找自己的另一半,总线通过match()函数匹配两者
- 匹配成功会调用xxx_driver的probe函数(xxx是总线的名字,如PCI、spi、USB等)
- 总系、设备和驱动最终落实为sysfs中的一个目录,其attribute则落实为目录下的文件
- 总线、设备和驱动实际上可以认为是kobject的派生类,kobject可以看作是总线、设备和驱动的抽象类
- 1个kobject对应着sysfs的一个目录
- attribute包好show和store两个函数,其用于attribute对应的sysfs的文件读写
- 事实上,sysfs的目录源于bus_type、device_driver和device,而目录中的文件则来源于attribute
- 例如:在driver/base/bus.c文件中找到这样的代码
static BUS_ATTR(driver_prove, ...);
static BUS_ATTR(driver_autoprove, ...);
static BUS_ATTR(uevent, ...);
而在/sys/bus/platform等里面可以找到对应的文件
$ls
devices drivers drivers_autoprove drivers_probe uevent
udev的组成
- udev目前和systemd项目合并在一起了
- udev在用户空间中执行,动态的建立或删除设备的文件,允许每个人都不用关心主次设备号而提供LBS(Linux标准规范)名字,并且根据需要固定名称
- udev的工作过程
- 当内核检测到系统中出现了新的设备的时候,内核会通过netlink套接字发送uevent
- udev获取内核发送的信息,进行规则的匹配
- 匹配的事物包括:SUBSYSTEM、ACTION、attribute、内核提供的名称(通过KETNEL=)以及其他的环境变量
- 例如:在Linux系统上插入Kingston的U盘,通过udev的工具“udevadm monitor–kernel –property –udev”捕获到uevent包含的信息(包括U盘的设备商、U盘的类型、设备编号等等),根据这些信息创建一个规则,以便在插入的时候,为该U盘创建一个/dev/KingstomUD的符号链接
SUBSYSTEM=="block", ACTION=="add", KERNEL=="*sd", ENV{ID_TYPE}=="disk", ENV{ID_VENDOR}=="Kingston", ENV{ID_USB_DRIVER}=="usb-storage", SYMLINK+="kingstonUD"
插入U盘后就会自动的在/dev/下面创建一个符号链接
5.4.4 udev 规则文件
- 规则文件一行为单位,以“#”为行代表注释符,其余的每一行代表一个规则
- 每个规则分成一个或多个匹配部分和赋值部分
- 匹配部分和赋值部分用专用的关键字来表示
- 匹配关键字包括:ACTION/KERNEL/BUS/SUBSYSTEM/ATTR等
- 赋值关键字包括:NAME/SYMLINK/OWNER/GROUP/IMPORT/MODE等
- 例如
SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add", KERNEL=="?*", ATTR{address}=="08:00:27:35:be:ff", ATTR{dev_id}=="0x0", ATTR{type}=="1", KERNEL=="eth*", NAME="ETH1"
- 规则意思:当系统中出现新的硬件属于net子系统范畴,系统柜该硬件采取的动作是“add”这个硬件,且这个硬件的address属性信息等于“08:00:27:35:be:ff”,dev_id属性等于“0x0”,"type"属性是1等,这个硬件在udev层次实行的动作是创建/dev/eth1.
- udev 规则可以使用通配符,如*,?,[a-z]等,此外,%k就是KERNEL,%n就是KERNEL的序号(如存储设备的分区号)
- Android采用的和udev类似的void机制