在Linux设备驱动程序编程中使用struct inode和struct文件传递数据的原因

Question

我正在学习Linux设备驱动程序的第3.5章，第3版 。 本节介绍一种方法，用于检索我们自己在open函数中的struct inode *inode中定义的自定义结构：

int scull_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    struct scull_dev *dev;

    dev = container_of(inode->i_cdev, struct scull_dev, cdev);
    filp->private_data = dev; /* for other methods */

    }
    return 0;          
}

根据我的理解，在打开设备时，表示设备的struct inode *inode将传递给scull_open 。 然后，提取自定义结构dev并将其传递给filp->private_data以便其他方法（如scull_read可以使用它：

ssize_t scull_read(struct file *filp, char _ _user *buf, size_t count,
                loff_t *f_pos)
{
    struct scull_dev *dev = filp->private_data; 
    /* other codes that uses *dev   */
}

直到我意识到，我们已经有了这似乎没什么问题struct scull_dev *dev在初始化过程中scull_setup_cdev 这里 。

我很困惑，因为我认为我们可以使struct scull_dev *dev成为一个全局变量，然后scull_read和其他方法最终可以访问它而无需使用inode和file进行所有传递。

我的问题是，为什么我们不把它变成一个全局变量？

任何人都可以提供一些使用此方法传递数据的实际示例吗？

Answer 1

主要原因是您的驱动程序可以管理多个设备。 例如，你可以创建（ mknod ）几个设备/dev/scull1 ， /dev/scull2 ， /dev/scull3 ......然后每个设备将有一个scull_dev关联的不同scull_dev 。

使用全局变量，您只能使用一个变量。 即使您的驱动程序仅支持一个这样的设备，也没有理由不设计代码未来证明。

Answer 2

线程安全！ 如果两个线程/进程同时使用驱动程序怎么办？

Answer 3

我不认为这是一个安全问题。 它更像是一种设计选择。 如果我没有弄错的话，通过scull_dev中的信号量向下和向上来实现线程安全性。 如果深入研究代码，可以看到打开，读取，写入所有使用过的down_interruptible（）。

我想作者1）认为直接访问scull_dev并不好看2）想告诉我们如何使用private_data。 通过将scull_dev指向结构文件，其指针被发送到每个操作，每个操作都可以在不使用全局变量的情况下访问它。

Answer 4

scull驱动程序由4个minors实现，每个minors都有一个单独的scull_dev，每个scull_dev都嵌入了“struct cdev”。 现在让我们说User已经从/ dev / scull0打开了scull0。 在open（）函数中，您需要指向正确的scull_dev结构。 scull_dev结构是动态分配的。

你可以在这里看到完整的实现https://github.com/mharsch/ldd3-samples/blob/master/scull/main.c#L450

Answer 5

您还可以避免使用私有数据来存储您的实际设备，如果您需要私有数据用于不同的设置，这是一种常见的选择。 在这种情况下，您需要在scull_read例程中检索次要编号。 它将是这样的：

ssize_t scull_read( struct file *filp,
                     char __user* buf,
                     size_t count,
                    loff_t * f_pos ) {

    int minor = MINOR(filp->f_dentry->d_inode->i_rdev);
    printk( "reading on minor number %d\n", minor);
    /* use dev[minor] in ur code */
    return 0;
 }