Linux 系统调用之open(三）

最新推荐文章于 2025-05-14 18:35:59 发布

bgao86

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文章标签： linux kernel c open() 系统调用

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/bgao86/article/details/79550821

本文深入剖析Linux系统调用open()在字符驱动中的应用，详细解释了如何通过open()调用驱动的自定义文件操作集，并分析了驱动加载、cdev结构体、chrdev_open()函数及其在内核中的映射过程。

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前面我们以及其简单的例子分析了linux的open系统调用过程。下面换一个例子，假如我们有个字符驱动：my_kmem.ko。使用如下脚本将其加载入内核空间：

#!/bin/sh

module="my_kmem"
device="my_chr_dev"
mod="664"

insmod $module.ko || exit 1

rm -f /dev/${device}0

major=`awk -v dev=$device '$2 == dev {print $1}' /proc/devices`
echo "major number: $major"

mknod /dev/${device}0 c $major 0
chmod $mod /dev/${device}0

驱动的init函数为：

static int my_chrdev_init(void)
{
	int ret;

	ret = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "my_chr_dev");
	if (ret != 0) {
		printk(KERN_ALERT "error allocating device number\n");
		return ret;
	}

	cdev_init(&my_chrdev, &my_chr_dev_fops);
	my_chrdev.owner = THIS_MODULE;

	ret = cdev_add(&my_chrdev, dev, 1);
	if (ret < 0) {
		printk(KERN_ALERT "adding charactor device failed\n");
		unregister_chrdev_region(dev, 1);
		return ret;
	}
	return 0;
}

其中 `my_chr_dev_fops`是自定义的文件操作集，包括 open(),read(),write()等。我们知道，当我们通过系统调用 open() 打开驱动文件的时候，最后肯定会调用到我们自定义的文件操作集中的 open()。这里我们来分析具体的调用过程。从前面的分析过程知道，内核最终都会调用到do_dentry_open()函数，来完成文件打开的操作。而do_dentry_open()函数里面会找到inode的i_fop成员变量，该成员变量也是一个指向文件操作集的指针，其中就包括 open() 函数，而后面的操作就和具体的文件系统相关了。这里简化do_dentry_open()函数如下：

static int do_dentry_open(struct file *f,
			  struct inode *inode,
			  int (*open)(struct inode *, struct file *),
			  const struct cred *cred)
{
	...
	f->f_op = fops_get(inode->i_fop);
	...
	if (!open)
		open = f->f_op->open;
	if (open) {
		error = open(inode, f);
		if (error)
			goto cleanup_all;
	}
	...
}

看来要分析整个open()系统调用的调用过程，主要是分析 inode->i_fop->open所指向的函数。这里提前说一下，这个函数指向的是 chrdev_open()函数，后面分析 mknod 加载驱动的具体过程时会详细分析为什么是这个函数。现在来分析下这个函数吧：

/*
 * Called every time a character special file is opened
 */
static int chrdev_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	const struct file_opera