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从上一篇我们看到了字符驱动的三个重要结构，那我现在跟大家详细的说说 struct file_operations

 

这个文件操作方法的数据结构。其实这结构中包含了用户空间所需要的大部分的系统调用函数指针，因此如何

 

我们应该如何去实现这些函数的策略呢？这就应该跟用户空间函数所实现的函数功能相对应，去实现这些函数

 

策略。本博客重点描述几个重要的比如 open、read、write、ioctl、lseek ... 至于这个结构里成员，大家

 

自己去看看内核源代码，我也贴出来了。

 

头文件：

#include

struct file_operations {
  struct module *owner;
  loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
  ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
  ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
  ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
  ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
  int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
  unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
  int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);
  long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
  long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
  int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
  int (*open) (struct inode *, struct file *);
  int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
  int (*release) (struct inode *, struct file *);
  int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync);
  int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);
  int (*fasync) (int, struct file *, int);
  int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
  ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
  unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, 

                                 unsigned   long, unsigned long);
  int (*check_flags)(int);
  int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
  ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, 

                          unsigned int);
  ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t,

                        unsigned int);
  int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **);
};

 

   那我就废话少说，直接进入主题了：

  

   1、open 方法提供文件被操作之前状态(struct inode 结构描述)到文件被打开之后要操作状态(struct 

 

file结构描述)的转换，同时我们在系统调用时也指定了文件模式（可读可写等）、读写位置(fopen)等。因此

 

open 方法大部分应做如下操作：

  

   (1)确定打开哪个设备，如第一次打开，应做初始化工作；

  

   (2)open 系统调用以阻塞/非阻塞/可读可写...方式打开的；

 

   (3)涉及到硬件时，应考虑是否检查和初始化；

 

   (4)大部分我们要分配并填充要放进 filp->private_data 的任何数据结构；

 

   (5）打开同一设备文件记数(因为同一时间，不仅仅是单个进程或线程在操作)  MOD_INC_USE_COUNT;

 

【note】

（A）由于内核只知道 struct cdev 而不知道我们自己创建的数据结构，那我们如何去获取我们的数据结构

 

    呢？很幸运的是内核应该帮我们做，用container_of(pointer, container_type, 

 

     container_field);这个宏即可实现。

 

（B）为何要放在 struct file 中的（void *）private_data 中呢？

 

     如何不采用该方法，就应该定义一个全局变量，这样函数的可重入性就没了，更别说其他方面了。 

 

   2、open 方法相对应的应该就是 release，因此我们容易看出 release 应该要干嘛哦。

 

     (1)释放 open 分配在 filp->private_data 中的任何东西；

 

     (2)设备文件减数 MOD_DEC_USE_COUNT；

 

     (3)在最后的 close 关闭设备。

 

   3、read/write 应用程序中 read（fd, buf，count）

                           write(fd, buf, count);

     ssize_t read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp);
     ssize_t write(struct file *filp, const char __user *buff, size_t count, loff_t *offp);

 

    对于 2 个方法, filp 是文件指针,对应打开的文件描述符 fd， count 是请求的传输数据大小. buff

 

参数指向持有被写入数据的缓存, 或者放入新数据的空缓存，它是用户指针，不能直接被内核解引用，这涉

 

及到内核安全问题. 最后, offp 是一个指针指向一个"longoffset type"对象, 它指出用户正在存取的文件

 

位置. 应用程序没有，是系统调用函数帮忙做好的。返回值是一个"signed size type";用 read 参数传递图

 

来讨论吧。

 

  

   图来自linux设备驱动程序，本博客中大部分参考来自该书本

  

 read 返回值 ret 解释：

 

   (1)ret = count，这种情况是最好不过的啦,说明所需数据全部被传送；

 

   (2)0 < ret < count，说明只有部分数据被传送出去；

 

   (3)ret = 0，说明达到文件末尾了；

 

   (4)ret < 0，表示文件出错，返回值会提示文件出了哪种类型错误；

 

     出错的典型返回值包括 -EINTR( 被打断的系统调用) 或者 -EFAULT( 坏地址 ).

 

  (5)刚开始没有数据可读，可后来会有，这种情况 就会出现阻塞现象，而系统调用在缺省情况下就是有阻

 

塞现象发生。

 

   write 返回值 ret 解释：