linux设备驱动的文件操作机制

1. 并发控制

1.1 起因

并发：多个执行单元同时被执行。
竞态：并发的执行单元同时访问同一个共享资源。
举例：对称多处理器（SMP）竞态、单CPU内进程与抢占它的进程竞态、中断（硬中断、软中断、tasklet、底半部）与进程之间竞态。

1.2 控制方法

中断屏蔽
原子操作
自旋锁
信号量

2. 中断机制

申请和释放中断
使能和屏蔽中断
底半部机制

3. 阻塞机制

阻塞机制（等待队列）

1. 定义等待队列头变量（全局）；

2. open()中初始化等待队列头；

3. read()中进入休眠（插入队列、改变状态、进程调度）；

4. irq_handle()唤醒进程；

5. read()执行完。

poll机制（轮询机制：多文件）

1. 定义一个等待队列头（全局）；

2. open()初始化等待队列头；

3. poll()插入等待队列（挂入队列、查询是否有事件）；

4. irq_handle()唤醒；

5. read()；

4. 异步机制

4.1应用编程

1.将信号与信号处理函数绑定；

2.实现信号处理函数；

3.设置信号的拥有者为本进程，将file结构体与pid绑定fcntl(fd,F_SETOWN,getpid())；

4.设置为异步通知的模式。

4.2 驱动编程

1.定义一个Struct fasync_struct 结构体；

2.fasync()设置fasync_struct结构体；

3.irq_handle()发信号。

5. 设备打开

fd =open("设备文件"，权限)，完成了如下任务：

1.创建file和fd；

2.根据设备文件路径找到设备文件对应的inode结构体；

3.将inode结构体中的i_fop成员赋值给file结构体中的f_op成员；

f->f_op = fops_get(inode->i_fop)

4.调用file中的f_op成员中的open函数；

6.搜索内核中的一个哈希表，根据主设备号找到对应的cdev结构体；

7.将cdev结构体中的ops赋值给file中的f_op成员，

filp->f_op = fops_get(p->ops);

8.调用file中的f_op成员中的open函数，实际就是驱动人员写的xxx_open函数。

6. 设备读写

write(fd,&val,1) read(fd, &val, 1)，完成了如下任务：

1. 根据fd找到相应的file结构体；

2. 调用file中的f_op成员中的write/read函数，实际就是调用xxx_write函数。

7. 内核定时器

8. 内存映射

注：个人学习，不妥望指正，持续改善中。