Linux设备驱动程序编程中使用struct inode和struct file传递数据的原因

Question

我正在学习 Linux 设备驱动程序，第三版 的第 3.5 章。本节介绍一种在 open 函数中从 struct inode *inode 检索我们自己定义的自定义结构的方法：

int scull_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    struct scull_dev *dev;

    dev = container_of(inode->i_cdev, struct scull_dev, cdev);
    filp->private_data = dev; /* for other methods */

    }
    return 0;          
}

根据我的理解，当设备打开时，struct inode *inode代表设备的 code> 被传递到 scull_open。然后，提取自定义结构dev并将其传递给filp->private_data，以便其他方法（例如scull_read）可以使用它：

ssize_t scull_read(struct file *filp, char _ _user *buf, size_t count,
                loff_t *f_pos)
{
    struct scull_dev *dev = filp->private_data; 
    /* other codes that uses *dev   */
}

这似乎对我来说很好，直到我意识到在 scull_setup_cdev 初始化期间我们已经有了一个 struct scull_dev *dev 此处。

我很困惑，因为我认为我们可以将 struct scull_dev *dev 设为全局变量，然后 scull_read 和其他方法最终将能够访问它，而无需经历所有传递使用inode和file。

我的问题是，为什么我们不将其设为全局变量呢？

谁能提供一些使用这种方法传递数据的实际例子？

Answer 1

主要原因是你的驱动程序可以管理多个设备。例如，您可以创建 (mknod) 多个设备 /dev/scull1、/dev/scull2、/dev/scull3< /code>...然后每个都将有一个与之关联的不同的scull_dev。

对于全局变量，您只能使用一个变量。即使您的驱动程序仅支持一种此类设备，也没有理由不设计面向未来的代码。

Answer 2

线程安全！如果两个线程/进程同时使用驱动程序怎么办？

Answer 3

您还可以避免使用私有数据来存储您的实际设备，如果您需要私有数据用于其他用途，这是一种常见的选择。在这种情况下，您需要在 scull_read 例程中检索次设备号。它会是这样的：

ssize_t scull_read( struct file *filp,
                     char __user* buf,
                     size_t count,
                    loff_t * f_pos ) {

    int minor = MINOR(filp->f_dentry->d_inode->i_rdev);
    printk( "reading on minor number %d\n", minor);
    /* use dev[minor] in ur code */
    return 0;
 }

Answer 4

我不认为这是一个安全问题。它更像是一种设计选择。如果我没记错的话，线程安全是通过上下移动 scull_dev 中的信号量来实现的。如果你深入研究代码，你可以看到open、read、write都使用了down_interruptible()。

我猜作者 1）认为直接访问 scull_dev 看起来不太好 2）想向我们展示如何使用 private_data。通过将指向 scull_dev 的点放在 struct file 中，并将其指针发送给每个操作，每个操作都可以访问它，而无需使用全局变量。

Answer 5

scull驱动由4个minor实现，每个minor都有一个单独的scull_dev，每个scull_dev都嵌入了“struct cdev”。现在假设用户已从 /dev/scull0 打开 scull0。在 open() 函数中，您需要指向正确的 scull_dev 结构。 scull_dev 结构是动态分配的。

您可以在此处查看完整的实现
https://github.com/mharsch/ldd3-样本/blob/master/scull/main.c#L450