Linux內核模塊和Linux fs 與 sysfs

注： 參考整理自《Linux設備驅動開發詳解》下載見 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-07/38211.htm

一 Linux 內核模塊 ：

1. 查找系統中加載的模塊： lsmod ; 卸載模塊命令 ： rmmod ； 裝載命令： insmod/modprobe(modprobe 會自動分析模塊間的依賴關系)；

2. 模塊加載函數：利用__init 標識

static int __init ***_init(void)

{

................

}

module_init(***_init);

返回0表示加載成功， 失敗則返回一些錯誤代碼，參考<linux/errno.h>

在加載函數中一般用於初始化硬件，申請資源.....

3. 模塊卸載函數：利用__exit標識

static void __exit ***_exit(void)

{

.............

}

module_exit(***_exit);

注： 在卸載模塊的函數中，一般需要完成以下的幾件事情：

# 若模塊加載函數中注冊了***，則在模塊卸載函數中需注銷；

# 若在模塊加載函數中動態申請了內存，則在此亦需要釋放；

# 若在模塊加載中申請了一些硬件資源（如：IRQ， DMA channel， I/O ,memory）,則在此需釋放；

4. 模塊參數 : module_param(參數名， 參數類型， 參數讀/寫權限)

注： 可以利用上述的方法在加載模塊時傳遞需要的參數。

5. 導出符號 ： 記錄了該符號以及該符號所在的內存地址。

可以使用：

EXPORT_SYMBOL(符號名)；

EXPORT_SYMBOL_GPL(符號名）；

該功能在內核中使用較多，只要導出該符號，則其他的模塊在調用該符號時，只需聲明則可；這有點類似於跨文件的函數間調用。

6. 模塊聲明與描述：

MODULE_AUTHOR(author）；

MODULE_DESCRIPTION(description);

MODULE_VERSION(version_string);

MODULE_DEVICE_TABLE(table_info);

MODULE_ALIAS(alternate_name);

7. 模塊的編譯 ：

下面演示一個 Makefile :

#Makefile for wm8350_rtc
obj-m := wm8350_rtc.o

all:
make -C ../../../linux-2.6.26 M=`pwd` modules

clean:
make -C ../../../linux-2.6.26 M=`pwd` clean
rm -f modules.orde

分析： -C 表示Linux內核所在的目錄，需注意的是，這個目錄是之前設置好的用來編譯zImage的源碼；

M 表示指定的需要編譯成模塊的代碼源文件和Makefile 文件；

modules ----表示編譯為內核模塊。

二， Linux文件系統：

1. C中的文件操作： open , write, read, close,

2.在Linux的驅動開發中，需要關注的是如下兩個結構：

1） file_operations :應用程序和 VFS（virtual FS）之間通過系統調用鏈接，而VFS 和普通設備之間則通過file_operation的成員函數（如: read ,write, open ,close ,ioctl ...）

file 結構體 ：參考： /linux/include/linux/fs.h:

1. struct file {
2. /*
3. * fu_list becomes invalid after file_free is called and queued via
4. * fu_rcuhead for RCU freeing
5. */
6. union {
7. struct list_head fu_list;
8. struct rcu_head fu_rcuhead;
9. } f_u;
10. struct path f_path;
11. #define f_dentry f_path.dentry
12. #define f_vfsmnt f_path.mnt
13. const struct file_operations *f_op;
14. atomic_t f_count;
15. unsigned int f_flags;
16. mode_t f_mode;
17. loff_t f_pos;
18. struct fown_struct f_owner;
19. unsigned int f_uid, f_gid;
20. struct file_ra_state f_ra;
22. u64 f_version;
23. #ifdef CONFIG_SECURITY
24. void *f_security;
25. #endif
26. /* needed for tty driver, and maybe others */
27. void *private_data;
29. #ifdef CONFIG_EPOLL
30. /* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */
31. struct list_head f_ep_links;
32. spinlock_t f_ep_lock;
33. #endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */
34. struct address_space *f_mapping;
35. #ifdef CONFIG_DEBUG_WRITECOUNT
36. unsigned long f_mnt_write_state;
37. #endif
38. };

另外可以參考一下 file_operation 的描述：

1. struct file_operations {
2. struct module *owner;
3. loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
4. ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
5. ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
6. ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
7. ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
8. int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
9. unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
10. int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);
11. long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
12. long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
13. int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
14. int (*open) (struct inode *, struct file *);
15. int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
16. int (*release) (struct inode *, struct file *);
17. int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync);
18. int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);
19. int (*fasync) (int, struct file *, int);
20. int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
21. ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
22. unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
23. int (*check_flags)(int);
24. int (*dir_notify)(struct file *filp, unsigned long arg);
25. int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
26. ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);
27. ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);
28. int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **);
29. }

2) inode : 包括文件訪問權限，屬主，組，大小，生成時間，訪問時間，最後修改時間等...

inode的結構體定義也是在include/linux/fs.h

3. ps: 可以使用 cat /proc/devices 查詢系統中注冊的設備。

三， sysfs --- Linux驅動開發使用得較多，尤其是需要顯示一些設備的信息時，而且Android中，sysfs的使用也很多。

1. 目的： sysfs 顯示設備驅動模型中各個模塊間的層次關系： ls /sys ---可以看到其頂級目錄 包括 :

block bus class devices firmware module power

其中： block ----顯示塊設備；

bus ----顯示系統中所有的總線；

class ----顯示系統中的設備類型；

device --顯示系統中所有的設備並根據設備掛接的總線類型組織成層次關系；

drivers ---包括內核中所有已注冊的設備驅動程序；