操作int device_open(struct inode *inode,struct file *file)是設(shè)備節(jié)點(diǎn)上的第一個(gè)操作，如果多個(gè)設(shè)備共享這一個(gè)操作函數(shù)，必須區(qū)分設(shè)備的設(shè)備號。我們使用inode->i_rdev >> 8 語句獲得設(shè)備的主設(shè)備號，本文中的接收設(shè)備主設(shè)備號是200，發(fā)送設(shè)備號是201。每個(gè)字符設(shè)備的file>private_data指向打開設(shè)備時(shí)候使用的file結(jié)構(gòu)，private_data實(shí)際上可以指向用戶定義的任何結(jié)構(gòu)，這里只指向我們自己定義的struct ed_device，用來保存字符設(shè)備的一些基本信息，比如設(shè)備名、內(nèi)核緩存區(qū)等。 操作ssize_t device_read(struct file *file,char *buffer,size_t length, loff_t *offset)是讀取設(shè)備數(shù)據(jù)的操作。device_read()結(jié)構(gòu)如圖4所示。 圖4 從設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)（用戶空間調(diào)用read()系統(tǒng)調(diào)用）的時(shí)候，需要從內(nèi)核空間把數(shù)據(jù)拷貝到用戶空間，copy_to_user()可完成此功能，它和memcpy()此類函數(shù)有本質(zhì)的區(qū)別，memcpy()不能完成不同用戶空間數(shù)據(jù)的交換。如果需要數(shù)據(jù)臨界區(qū)的保護(hù)，使用spin_lock()內(nèi)核API負(fù)責(zé)加鎖，spin_unlock()負(fù)責(zé)解鎖，防止數(shù)據(jù)污染。由于串口守候進(jìn)程server需要不斷輪詢設(shè)備，以查詢是否有數(shù)據(jù)可讀，如果用戶進(jìn)程不處于休眠狀態(tài)，在用戶空間查看進(jìn)程使用資源情況，發(fā)現(xiàn)server占用了很多CPU資源。所以我們改進(jìn)device_read()，使之在內(nèi)核中輪詢，當(dāng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前設(shè)備沒有數(shù)據(jù)可讀取，那么就阻塞用戶進(jìn)程，使用內(nèi)核API add_wait_queue()可完成此功能，這時(shí)候用戶進(jìn)程并沒有占用很多CPU資源，而是處于休眠狀態(tài)。當(dāng)內(nèi)核發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)可讀的時(shí)候，調(diào)用remove_wait_queue()即可喚醒等待進(jìn)程，這段 代碼如下：???? DECLARE_WAITQUEUE(wait,current);

??? add_wait_queue(&edp->rwait,&wait);

??? for(;;){???????

??????? set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);

??????? if ( file->f_flags & O_NONBLOCK)

??????????? break;

??????? /*其他代碼 */

??????? if ( signal_pending(current))

??????????? break;

??????? schedule();

??? }

??? set_current_state(TASK_RUNNING);

remove_wait_queue(&edp->rwait,&wait);

?????? ?操作ssize_t device_write(struct file *file,const char *buffer, size_t length,loff_t *offset)向設(shè)備寫入數(shù)據(jù)。拷貝數(shù)據(jù)的copy_from_user()和copy_to_user()的功能恰恰相反，它是從用戶空間拷貝數(shù)據(jù)到內(nèi)核空間，如圖5所示。

?

?圖 5?

?????? 編寫偽網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序

??????? 偽網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序和字符設(shè)備驅(qū)動程序一樣，也必須初始化和注冊。網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動需記錄其發(fā)送和接收數(shù)據(jù)量的統(tǒng)計(jì)信息，所以我們定義一個(gè)記錄這些信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

struct ednet_priv {

#ifdef LINUX_24

??? struct net_device_stats stats;

#else

??? struct enet_statistics stats;

#endif

??? struct sk_buff *skb;

??? spinlock_t lock;

};

??????? struct ednet_priv只有3個(gè)數(shù)據(jù)成員。Linux2.4.x 使用的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)是struct net_device_stats，而Linux 2.2.x則使用的是struct enet_statistics。同樣，對控制網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備的設(shè)備結(jié)構(gòu)也有不同的定義：Linux2.4.x使用的是struct net_device，而Linux2.2.x卻是struct device。

#ifdef LINUX_24

struct net_device ednet_dev;

#else

struct device ednet_dev;

#endif

??????? 偽網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序的也需要初始化和注冊。和字符設(shè)備的注冊不同之處是，它使用的是register_netdev(net_device *) kernel API。

int ednet_module_init(void)

{

??? int err;

??? strcpy(ednet_dev.name, "ed0");

??? ednet_dev.init = ednet_init;

??? if ( (err = register_netdev(&ednet_dev)) )

??????????? printk("ednet: error %i registering pseudo network device "%s"\n",

?????????????????? err, ednet_dev.name);

???????

??? return err;

}

?????? ednet_dev的name域是接口名，ednet_module_init()中賦予網(wǎng)絡(luò)接口的名字為ed0，如果本網(wǎng)絡(luò)設(shè)備被加載，使用ifconfig命令可以看到ed0。

[root@localhost pku]# /sbin/ifconfig

ed0?????? Link encap:Ethernet? HWaddr 00:45:44:30:30:30

????????? inet addr:192.168.3.9? Bcast:192.168.3.255? Mask:255.255.255.0

????????? UP BROADCAST RUNNING NOARP MULTICAST? MTU:1500? Metric:1

????????? RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

????????? TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

????????? collisions:0 txqueuelen:100

????????? RX bytes:0 (0.0 b)? TX bytes:0 (0.0 b)

??????? 我們看到我們的偽網(wǎng)絡(luò)接口沒有Interrupt和Base address，這是因?yàn)檫@個(gè)偽網(wǎng)絡(luò)接口不和硬件打交道，也沒有分配中斷號和IO基址。否則，如果你看一個(gè)實(shí)實(shí)在在的網(wǎng)絡(luò)接口(如下面的eth1)，可以看到它的Interrupt號是11和IO Base address是0xa000。

eth1????? Link encap:Ethernet? HWaddr 50:78:4C:43:1D:01

????????? inet addr:192.168.21.202? Bcast:192.168.21.255? Mask:255.255.255.0

????????? UP BROADCAST RUNNING MULTICAST? MTU:1500? Metric:1

????????? RX packets:356523 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

????????? TX packets:266 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

????????? collisions:0 txqueuelen:100

????????? RX bytes:21542043 (20.5 Mb)? TX bytes:19510 (19.0 Kb)

????????? Interrupt:11 Base address:0xa000

???????? ednet_dev的init域是一個(gè)函數(shù)指針，指向用戶定義的ednet_init()例程。ednet_init()添充net_device結(jié)構(gòu)，只有ednet_init()初始化成功后，系統(tǒng)才被加入到設(shè)備鏈表中。ednet_dev的初始化例程ednet_init()如下：

#ifdef LINUX_24

int ednet_init(struct net_device *dev)

#else

int ednet_init(struct device *dev)

#endif

{?

??? ether_setup(dev);

??? dev->open??????????? = ednet_open;

??? dev->stop??????????? = ednet_release;

??? dev->hard_start_xmit?? = ednet_tx;

??? dev->get_stats???????? = ednet_stats;

??? dev->change_mtu????? = ednet_change_mtu;?

#ifdef LINUX_24

??? dev->hard_header????? = ednet_header;

#endif

??? dev->rebuild_header??? = ednet_rebuild_header;

#ifdef LINUX_24

??? dev->tx_timeout??????? = ednet_tx_timeout;

??? dev->watchdog_timeo?? = timeout;

#endif

??? /* We do not need the ARP protocol. */

??? dev->flags?????????? |= IFF_NOARP;

#ifndef LINUX_20???????????????????????

??? dev->hard_header_cache = NULL;?????

#endif

#ifdef LINUX_24????????????????????????????????

??? SET_MODULE_OWNER(dev);

#endif

??? dev->priv = kmalloc(sizeof(struct ednet_priv), GFP_KERNEL);

??? if (dev->priv == NULL)

??????? return -ENOMEM;

??? memset(dev->priv, 0, sizeof(struct ednet_priv));

??? spin_lock_init(& ((struct ednet_priv *) dev->priv)->lock);

??? return 0;

}

??????