Linux内核实验报告实验7.doc

Linux内核实验报告 实验题目： 字符设备驱动程序实验 实验目的： 在本实验中完成一个简单的字符驱动程序的设计；在该基础上，添加上同步机制，使用读写缓冲区，实现一种免锁算法，以此来实现类似一个管道的字符设备。 硬件环境： Pentium(R) Dual-Core CPU T4400 @ 2.20GHz 软件环境： Ubuntu12.04 gcc version 4.6.3 (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5) 内核版本：3.0.24 实验步骤： 代码分析 内核中使用定义在linux/types.h中的 dev_t 类型变量保存设备编号, 2.6 中 dev_t 在是一个 32 位整数,12 位用来表示主设备号,20 位用来表示次设备号。每种设备都对应一 个唯一的设备号。 2.6 中可以用静态或动态方法分配设备号。例如动态分配一个字符设备的函数: int alloc_chrdev_region( dev_t *dev, //保存获取的设备号 unsigned int firstminor, //第一个次设备号,通常为 0 unsigned int count, //请求的连续的次设备数 char *name); //关联的设备名 设备卸载时应该释放这些设备号: void unregister_chrdev_region( dev_t first, //要释放的设备号 unsigned int count); //数量 程序中可用定义在linux/kdev_t.h的宏: 获得主设备号:MAJOR(dev_t dev) 获得次设备号:MINOR(dev_t dev) 主设备号和次设备号转换为 dev_t 类型:MKDEV(int major,int minor)  struct scull_qset *scull_follow(struct scull_dev *dev,int n) ： 该函数遍历我们定义的链表,遍历到第n项；必要的时候，分配主动分配链表项 也就是说该方法基本上一直能成功(除非内存不够) 量子集和量子的分配推迟到向设备文件写入时才有必要分配。 实验B: 读取函数，在读写指针一样时，即表明现在没有可以读取的数据，则等待到inq上；否则，根据相对位置，或是直接读到写指针的位置，或是因为回绕，先直接回到缓冲区的末尾。在读的过程中需要获得先获得设备的信号量，在读取结束后释放信号量；最终唤醒所有因为读写指针相等而阻塞在队列上的写进程。注意在此写指针会绕的时候，我们只是读取从读指针到缓冲区末尾的部分内容，在读取完成之后，我们才将读指针也绕回到环形缓冲区开始处。这样的话处理起来比较方便，不需要copy两次。 static ssize_t scull_p_read (struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos) { struct scull_pipe *dev = filp-private_data; if (down_interruptible(dev-sem)) return -ERESTARTSYS; while (dev-rp == dev-wp) { /* nothing to read */ up(dev-sem); /* release the lock */ if (filp-f_flags O_NONBLOCK) return -EAGAIN; PDEBUG(\%s\ reading: going to sleep\n, current-comm); if (wait_event_interruptible(dev-inq, (dev-rp != dev-wp))) return -ERESTARTSYS; /* signal: tell the fs layer to handle it */ /* otherwise loop, but first reacquire the lock */ if (down_interruptible(dev-sem)) return -ERESTARTSYS; } /* ok, data is there, return something */ if (dev-wp dev-rp) count = min(count, (size_t)(dev-wp - dev-rp)); else /* the write pointer has wrapped, return data up to dev-end */ coun