字符设备文件的打开

打开字符设备文件，还是通过 sys_open() 系统调用。在经过一连串的调用后，nameidata_to_filp, 内核会走到 __dentry_open() 函数。在这个函数中，执行了以下代码片段：

f->f_mapping = inode->i_mapping;
f->f_path.dentry = dentry;
f->f_path.mnt = mnt;
f->f_pos = 0;
f->f_op = fops_get(inode->i_fop);
file_move(f, &inode->i_sb->s_files);

error = security_dentry_open(f, cred);
if (error)
goto cleanup_all;

if (!open && f->f_op)
open = f->f_op->open;
if (open) {
error = open(inode, f);
if (error)
goto cleanup_all;
}
ima_counts_get(f);

其中重要的三行:

f->f_op = fops_get(inode->i_fop);
open = f->f_op->open;
error = open(inode, f);

其中，f 是 struct file 型的指针，open 是一个函数指针。所以这三行代码主要做了两件事：

1. 给 struct file 型变量的 f_op 字段赋值；

2. 调用 f_op->open() 函数。这里需要说明的是，f_op 字段的值是从 inode->i_fop 中得来的，那 inode->i_fop 的值又是怎么来的呢？对于一个设备文件来说，它的 inode->i_fop 的值是在 mknod() 时由内核根据设备文件的类型默认指定的。对应字符设备文件，i_fop 就指向 def_chr_fops 这个 struct file_operations 型变量。

def_chr_fops 定义在 fs/char_dev.c 文件中：

const struct file_operations def_chr_fops = {
.open = chrdev_open,
};

哈，这个 file_operations 真偷懒，就定义了一个 open 方法。

下面看一下 chrdev_open() 函数的实现，它是所有字符设备文件的最初通用的 open 方法。

static int chrdev_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct cdev *p;
struct cdev *new = NULL;
int ret = 0;

spin_lock(&cdev_lock);
p = inode->i_cdev;
if (!p) {
struct kobject *kobj;
int idx;
spin_unlock(&cdev_lock);
kobj = kobj_lookup(cdev_map, inode->i_rdev, &idx);
if (!kobj)
return -ENXIO;
new = container_of(kobj, struct cdev, kobj);
spin_lock(&cdev_lock);
/* Check i_cdev again in case somebody beat us to it while
we dropped the lock. */
p = inode->i_cdev;
if (!p) {
inode->i_cdev = p = new;
list_add(&inode->i_devices, &p->list);
new = NULL;
} else if (!cdev_get(p))
ret = -ENXIO;
} else if (!cdev_get(p))
ret = -ENXIO;
spin_unlock(&cdev_lock);
cdev_put(new);
if (ret)
return ret;

ret = -ENXIO;
filp->f_op = fops_get(p->ops);
if (!filp->f_op)
goto out_cdev_put;

if (filp->f_op->open) {
ret = filp->f_op->open(inode,filp);
if (ret)
goto out_cdev_put;
}

return 0;

out_cdev_put:
cdev_put(p);
return ret;
}

简单地说，这个函数从字符设备文件的 inode 节点中取出 cdev 结构的指针（如果 inode 是第一次打开的话，则通过 kobj_lookup() 根据设备号从 cdev_map 中找出 cdev，并保存在 inode->i_cdev 中）。然后用 cdev->ops 替换 file->f_op 从而使用字符设备驱动自己提供的 file_operations。最后，调用字符设备驱动提供的 open 方法。