linux kernel下输入输出console如何实现

最近工作在调试usb虚拟串口，让其作为kernel启动的调试串口，以及user空间的输入输出控制台。

利用这个机会，学习下printk如何选择往哪个console输出以及user空间下控制台如何选择，记录与此，与大家共享，也方便自己以后翻阅。

Kernel版本号：3.4.55

依照我的思路（还是时间顺序）分了4部分，指定kernel调试console ，  kernel下printk console的选择 ，kernel下console的注册，user空间console的选择。

一 指定kernel调试console

首先看kernel启动时如何获取和处理指定的console参数。

kernel的启动参数cmdline可以指定调试console，如指定‘console=ttyS0,115200’,

kernel如何解析cmdline，我之前写了一篇博文如下：

http://blog.youkuaiyun.com/skyflying2012/article/details/41142801

根据之前的分析，cmdline中有console=xxx，start_kernel中parse_args遍历.init.setup段所有obs_kernel_param。

kernel/printk.c中注册了‘console=’的解析函数console_setup（注册了obs_kernel_param），所以匹配成功，会调用console_setup来解析，如下：

static int __init console_setup(char *str)
{
    char buf[sizeof(console_cmdline[0].name) + 4]; /* 4 for index */
    char *s, *options, *brl_options = NULL;
    int idx; 

#ifdef CONFIG_A11Y_BRAILLE_CONSOLE
    if (!memcmp(str, "brl,", 4)) {
        brl_options = "";
        str += 4;
    } else if (!memcmp(str, "brl=", 4)) {
        brl_options = str + 4; 
        str = strchr(brl_options, ',');
        if (!str) {
            printk(KERN_ERR "need port name after brl=\n");
            return 1;
        }    
        *(str++) = 0; 
    }    
#endif

    /*
     * Decode str into name, index, options.
     */
    if (str[0] >= '0' && str[0] <= '9') {
        strcpy(buf, "ttyS");
        strncpy(buf + 4, str, sizeof(buf) - 5);
    } else {
        strncpy(buf, str, sizeof(buf) - 1);
    }
    buf[sizeof(buf) - 1] = 0;
    if ((options = strchr(str, ',')) != NULL)
        *(options++) = 0;
#ifdef __sparc__
    if (!strcmp(str, "ttya"))
        strcpy(buf, "ttyS0");
    if (!strcmp(str, "ttyb"))
        strcpy(buf, "ttyS1");
#endif
    for (s = buf; *s; s++)
        if ((*s >= '0' && *s <= '9') || *s == ',')
            break;
    idx = simple_strtoul(s, NULL, 10);
    *s = 0;

    __add_preferred_console(buf, idx, options, brl_options);
    console_set_on_cmdline = 1;
    return 1;
}
__setup("console=", console_setup);

参数是console=的值字符串，如“ttyS0,115200”,console_setup对console=参数值做解析，以ttyS0,115200为例，最后buf=“ttyS”，idx=0,options="115200",brl_options=NULL。调用__add_preferred_console如下：

/*
 * If exclusive_console is non-NULL then only this console is to be printed to.
 */
static struct console *exclusive_console;

/*
 *  Array of consoles built from command line options (console=)
 */
struct console_cmdline
{                  
    char    name[8];            /* Name of the driver       */
    int index;              /* Minor dev. to use        */
    char    *options;           /* Options for the driver   */
#ifdef CONFIG_A11Y_BRAILLE_CONSOLE
    char    *brl_options;           /* Options for braille driver */
#endif
};

#define MAX_CMDLINECONSOLES 8
        
static struct console_cmdline console_cmdline[MAX_CMDLINECONSOLES];
static int selected_console = -1;
static int preferred_console = -1;
int console_set_on_cmdline;
EXPORT_SYMBOL(console_set_on_cmdline);
static int __add_preferred_console(char *name, int idx, char *options,
                   char *brl_options)
{
    struct console_cmdline *c;
    int i;

    /*
     *  See if this tty is not yet registered, and
     *  if we have a slot free.
     */
    for (i = 0; i < MAX_CMDLINECONSOLES && console_cmdline[i].name[0]; i++)
        if (strcmp(console_cmdline[i].name, name) == 0 &&
              console_cmdline[i].index == idx) {
                if (!brl_options)
                    selected_console = i;
                return 0;
        }
    if (i == MAX_CMDLINECONSOLES)
        return -E2BIG;
    if (!brl_options)
        selected_console = i;
    c = &console_cmdline[i];
    strlcpy(c->name, name, sizeof(c->name));
    c->options = options;
#ifdef CONFIG_A11Y_BRAILLE_CONSOLE
    c->brl_options = brl_options;
#endif
    c->index = idx;
    return 0;
}

kernel利用结构体数组console_cmdline[8],最多可支持8个cmdline传入的console参数。

__add_preferred_console将name idx options保存到数组下一个成员console_cmdline结构体中，如果数组中已有重名，则不添加，并置selected_console为最新添加的console_cmdline的下标号。

比如cmdline中有“console=ttyS0,115200 console=ttyS1,9600”

则在console_cmdline[8]数组中console_cmdline[0]代表ttyS0，console_cmdline[1]代表ttyS1，而selected_console=1.