linux内核编程实验报告7

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1、Linux内核分析实验报告实验题目：字符设备驱动程序实验实验目的：学习设备驱动程序的组织，为一个虚拟设备FIFO队列(编写自己的设备驱动程序)。境境骤一环环步件件验硬软实:内存1G以上:Linux(Ubuntu)2-6:实验原理：启动一个进程，向设备的缓冲区中写入数据。其中设置了两种锁，互斥锁与同步锁。设备的结构体声明如下：structscull_dev{chardata[SCULL_DATA_SIZE]；/*缓冲区队列structsemaphoresem；互斥锁structsemaphores

2、em_read；读同步锁structsemaphoresem_write；写同步锁structcdevcdev；/*字符设备结构*/Ioff_tptr_write；读进程的指针Ioff_tptr_read；写进程的指针}；如果读进程进入字符队列读，则挂在读同步锁上等待，知道有写进程的执行完毕唤醒这些进程，同样，如果过多的进程进入队列中写，则缓冲区写完后，剩下的写进程会在写等待队列上等待，直到有读进程唤醒写进程。以上实现了同步于互斥。FIFO机制的实现，主要依赖于Ioff_tptr_write和I

3、off_tptr.read两个指针，每次写完数据，指针变化力dev->ptr_write=(dev->ptr_write+count)/SCULL_DATA_SIZE循环右移，同理读指针也是。因为与锁配合使用，所以不会发生数据的覆盖，因此很好地实现了数据的完整，也实现了FIFO机制。二：主要数据结构说明：(1)file_operations：函数简介：file_operations结构(指向它的指针常用fops表示)中包含了一组函数指针(方法)，主要用来实现系统调用，例如open,read等等。

4、每个打开的文件和一组函数关联。对于特定设备屮不支持的操作，该结构屮对应指针可置力NULL。一种标准化的结构初始化方法可以不编写NULL字段，仅声明设备可支持操作的函数名。例如对于只读设备可以声明为：structfile_operationsmy_fops={.owner=THIS_MODULE,.open=my_open,.read=my_read,.release=my_release,（2）file函数说明：file结构（指向它的指针常用filp表示）代表一个打开的文件（注意它与用户空间中的

5、FILE结构无任何关联），每执行一次open就建立一个（并传递给所有fops中声明了的操作函数），直到所有打开的文件都关闭。（3）inode在内核中包含了一个文件大量的内部信息，多个filp可以同时指向单一的一个inode。对于字符没备驱动主要关注的两个字段：structinodefdev_ti_rdev；//设备号structcdev*i_cdev；//structcdev是字符设备内部结构，当某类字符设备有多个//子设备时i_cdev是队列中的头指针。三：函数说明：1ssize_tsculL

6、write(structfile*fiIp,constchar—user*buf,size_tcount,Ioff一t*f_pos)主要功能：写进程写入字符串时，首先中请锁sem.write,如果能够中请，再申请互斥锁sem,如果能申请到，则实现以下过程：得到设备的写指针，然后更新写指针。接着把设备缓冲区的数据拷贝到用户态。释放互斥锁，唤醒读进程。ssizetscullwrite(structfile*filpfconstchar_user*buffsize_tcount,lofftpos){p

7、rintk("writeM);structsculldev*dev=filp->privatedata；ssizetretval=-ENOMEM；/*valueusedin"gotoout"statements*///@2if(downinterruptible(&dev->semwrite))//同步return-ERESTARTSYS;if(downinterruptible(&dev->sem))"互斥return-ERESTARTSYS;/*/对文件指针的操作/*/

8、*fpos=sc

9、ullllseek(filp,dev->ptrwrite,SEEKSET);dev->ptrwrite=(dev->ptrwrite+count)/SCULLDATASIZE;if(copyfromuser(dev->data+*fposrbuf,count)){retval/:-EFAULT;gotoout;}retval=count;//@3out:up(&dev->sem):up(&dev->semread);returnretval;}ssize_tscull_read(structfi