cdev结构

在Linux2.6内核中一个字符设备用cdev结构来描述，其定义如下：
struct cdev {
        struct kobject kobj;
        struct module *owner;   //所属模块
        const struct file_operations *ops;   
                //文件操作结构，在写驱动时，其结构体内的大部分函数要被实现
        struct list_head list;
        dev_t dev;          //设备号，int 类型，高12位为主设备号，低20位为次设备号
        unsigned int count;
};
可以使用如下宏调用来获得主、次设备号:
MAJOR(dev_t dev)
MINOR(dev_t dev)
MKDEV(int major,int minor) //通过主次设备号来生成dev_t
以上宏调用在内核源码中如此定义：

#define MINORBITS       20
#define MINORMASK       ((1U << MINORBITS) - 1)
        //(1<<20 -1) 此操作后，MINORMASK宏的低20位为1，高12位为0
#define MAJOR(dev)      ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))
#define MINOR(dev)      ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))
#define MKDEV(ma,mi)    (((ma) << MINORBITS) | (mi))
//摘自：http://lxr.linux.no/linux/include/linux/kdev_t.h#L1
下面一组函数用来对cdev结构体进行操作：
void cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *);
        //初始化，建立cdev和file_operation 之间的连接
struct cdev *cdev_alloc(void);  //动态申请一个cdev内存
void cdev_put(struct cdev *p);   //释放
int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned);  
        //注册设备，通常发生在驱动模块的加载函数中
void cdev_del(struct cdev *);//注销设备，通常发生在驱动模块的卸载函数中

在注册时应该先调用：int register_chrdev_region(dev_t from,unsigned count,const char *name)函数为其分配设备号，此函数可用：int alloc_chrdev_region(dev_t *dev,unsigned baseminor,unsigned count,const char *name)函数代替，他们之间的区别在于：register_chrdev_region()用于已知设备号时，另一个用于动态申请，其优点在于不会造成设备号重复的冲突。
在注销之后，应调用：void unregister_chrdev_region(dev_t from,unsigned count)函数释放原先申请的设备号。
他们之间的顺序关系如下：
register_chrdev_region()－－>cdev_add()     //此过程在加载模块中
cdev_del()-->unregister_chrdev_region()     //此过程在卸载模块中

转自：http://hi.baidu.com/grdd/blog/item/2d799d0adc2b7b1895ca6bde.html

内核中每个字符设备都对应一个 cdev 结构的变量，下面是它的定义：

linux-2.6.22/include/linux/cdev.h
struct cdev {
   struct kobject kobj;          // 每个 cdev 都是一个 kobject
   struct module *owner;       // 指向实现驱动的模块
   const struct file_operations *ops;   // 操纵这个字符设备文件的方法
   struct list_head list;       // 与 cdev 对应的字符设备文件的 inode->i_devices 的链表头
   dev_t dev;                   // 起始设备编号
   unsigned int count;       // 设备范围号大小
};

一个 cdev 一般它有两种定义初始化方式：静态的和动态的。
静态内存定义初始化：
struct cdev my_cdev;
cdev_init(&my_cdev, &fops);
my_cdev.owner = THIS_MODULE;

动态内存定义初始化：
struct cdev *my_cdev = cdev_alloc();
my_cdev->ops = &fops;
my_cdev->owner = THIS_MODULE;

两种使用方式的功能是一样的，只是使用的内存区不一样，一般视实际的数据结构需求而定。

下面贴出了两个函数的代码，以具体看一下它们之间的差异。
struct cdev *cdev_alloc(void)
{
   struct cdev *p = kzalloc(sizeof(struct cdev), GFP_KERNEL);
   if (p) {
       INIT_LIST_HEAD(&p->list);
       kobject_init(&p->kobj, &ktype_cdev_dynamic);
   }
   return p;
}

void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
{
   memset(cdev, 0, sizeof *cdev);
   INIT_LIST_HEAD(&cdev->list);
   kobject_init(&cdev->kobj, &ktype_cdev_default);
   cdev->ops = fops;
}
由此可见，两个函数完成都功能基本一致，只是 cdev_init() 还多赋了一个 cdev->ops 的值。

初始化 cdev 后，需要把它添加到系统中去。为此可以调用 cdev_add() 函数。传入 cdev 结构的指针，起始设备编号，以及设备编号范围。
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
{
   p->dev = dev;
   p->count = count;
   return kobj_map(cdev_map, dev, count, NULL, exact_match, exact_lock, p);
}

关于 kobj_map() 函数就不展开了，我只是大致讲一下它的原理。内核中所有都字符设备都会记录在一个 kobj_map 结构的 cdev_map 变量中。这个结构的变量中包含一个散列表用来快速存取所有的对象。kobj_map() 函数就是用来把字符设备编号和 cdev 结构变量一起保存到 cdev_map 这个散列表里。当后续要打开一个字符设备文件时，通过调用 kobj_lookup() 函数，根据设备编号就可以找到 cdev 结构变量，从而取出其中的 ops 字段。

当一个字符设备驱动不再需要的时候（比如模块卸载），就可以用 cdev_del() 函数来释放 cdev 占用的内存。
void cdev_del(struct cdev *p)
{
   cdev_unmap(p->dev, p->count);
   kobject_put(&p->kobj);
}
其中 cdev_unmap() 调用 kobj_unmap() 来释放 cdev_map 散列表中的对象。kobject_put() 释放 cdev 结构本身。