從用戶態(tài)的open到內(nèi)核驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)流程
問題來源：
在講授Linux初級(jí)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，我發(fā)現(xiàn)困惑很多同學(xué)的是不真正理解從應(yīng)用層到我們自己所寫的驅(qū)動(dòng)層的調(diào)用過程，所以寫此文章來大概描述。
首先我們知道，在我們目前的Linux系統(tǒng)中，我們大概共約300左右個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，其中syscall_table.S列出了所有的系統(tǒng)調(diào)用表。
在本文件中記錄了所有當(dāng)前平臺(tái)系統(tǒng)中所提供的系統(tǒng)調(diào)用表，其中第五項(xiàng)就包括：
.lONg sys_open /* 5 */
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查看sys_open() 函數(shù)，我們看到里面所完成的工作為：
1、查看打開的是否是大文件，如果是的話，置大文件標(biāo)志位：O_LARGEFILE
2、做do_sys_open()函數(shù)調(diào)用。
3、檢查2的調(diào)用返回值ret是否有效。
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查看do_sys_open()函數(shù)所完成的工作為：
調(diào)用getname() ，getname函數(shù)主要功能是在使用文件名之前將其拷貝到內(nèi)核數(shù)據(jù)區(qū)，正常結(jié)束時(shí)返回內(nèi)核分配的空間首地址，出錯(cuò)時(shí)返回錯(cuò)誤代碼。
取得系統(tǒng)中可用的文件描述符fd。
調(diào)用do_filp_open()函數(shù)，此函數(shù)使用了一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)nameidata來描述與文件相關(guān)的文件操作。
STruct nameidata {
struct dentry *dentry; // 目錄數(shù)據(jù)
struct vfsmount *mnt; // 虛擬文件掛載點(diǎn)數(shù)據(jù)
struct qstr last; // hash值
unsigned int flags; // 文件操作標(biāo)識(shí)
int last_type; // 類型
unsigned depth;
char *saved_names[MAX_NESteD_LINKS + 1];
union {
struct open_intent open;
} intent; // 專用數(shù)據(jù)
};
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struct file *do_filp_open(const char * filename, int flags, int mode){
int namei_flags, error;
struct nameidata nd;
namei_flags = flags;
if ((namei_flags+1) & O_ACCMODE)
namei_flags++; // 如果flags有O_WRONLY，則增加O_RDONLY
error = open_namei(filename, namei_flags, mode, &nd);
// open_namei函數(shù)主要執(zhí)行文件操作的inode部分的打開等操作。
if (!error)
return nameidata_to_filp (nd, flags);
// 把文件的inod相關(guān)信息轉(zhuǎn)換成文件結(jié)構(gòu)。
return ERR_PTR(error); // 返回錯(cuò)誤代碼
}
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我們下面來看這個(gè)比較關(guān)鍵的函數(shù)：nameidata_to_filp():
struct file *(struct nameidata *nd, int flags)
821 {
822 struct file *filp;
823
824 /* Pick up the filp from the open intent */
825 filp = nd->intent.open.file;
// 把相關(guān) file結(jié)構(gòu)的指針賦予 filp。
826 /* Has the filesystem initialised the file for us? */
827 if (filp->f_path.dentry == NULL)
828 filp = __dentry_open(nd->dentry, nd->mnt, flags, filp, NULL);
// ***** 關(guān)鍵函數(shù) ***** //
829 else
830 path_release(nd);
831 return filp;
832 }
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關(guān)鍵函數(shù)：__dentry_open():
static struct file *__dentry_open(struct dentry *dentry, struct vfsmount *mnt,
int flags, struct file *f,
int (*open)(struct inode *, struct file *))
{
......
695 f->f_pos = 0;
696 f->f_op = fops_get(inode->i_fop);
// 在這里進(jìn)行賦值,f->f_op = &def_chr_fops,注意上文inode->i_fop中的賦值。
697 file_move(f, &inode->i_sb->s_files);
698
699 if (!open && f->f_op)
// 在調(diào)用__dentry_open時(shí)open賦值為空,所以!open為真。
700 pen = f->f_op->open;
// 在這里將open賦為chrdev_open。
701 if (open) {
702 error = open(inode, f);
// 這里調(diào)用chrdev_open, 參照下文。
703 if (error)
704 goto cleanup_all;
......
}
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在函數(shù)chrdev_open中(/fs/char_dev.v):
int chrdev_open(struct inode * inode, struct file * filp)
{
......
kobj = kobj_lookup(cdev_map, inode->i_rdev, &idx);
// 執(zhí)行kobj_lookup函數(shù)，在cdev_map里尋找相應(yīng)的inode->i_rdev設(shè)備。
// cdev_map是一個(gè)256個(gè)probe結(jié)構(gòu)組成的數(shù)組，用于查找具有相應(yīng)設(shè)備號(hào)的設(shè)備。
// inode->i_rdev為設(shè)備號(hào)。
new = container_of(kobj, struct cdev, kobj);
//從kobj的位置倒算出cdev的內(nèi)存地址，獲得包含相應(yīng)kobj的cdev。
inode->i_cdev = p = new;
// 到這里p已經(jīng)為我們要的設(shè)備cdev了。
filp->f_op = fops_get(p->ops);
/ /拿到 cdev操作集。
// 至此以后read,write操作都通過file->f_op直接與我們要的設(shè)備操作集掛鉤了。
......
}
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到此，系統(tǒng)通過file->f_op 就與我們?cè)谠O(shè)備驅(qū)動(dòng)里面的定義的相關(guān)操作聯(lián)系起來了，我們之前在寫驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的功能操作就被系統(tǒng)通過應(yīng)用層的open 一步一步的調(diào)用到我們自己的open跟相關(guān)其他的操作了。
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