Linux下我们在使用设备的时候，都会用到write这个函数，通过这个函数我们可以象使

用文件那样向设备传送数据。可是为什么用户使用write函数就可以把数据写到设备里面

去，这个过程到底是怎么实现的呢？

这个奥秘就在于设备驱动程序的write实现中，这里我结合一些源代码来解释如何使得一

个简简单单的write函数能够完成向设备里面写数据的复杂过程。

这里的源代码主要来自两个地方。第一是oreilly出版的《Linux device driver》中的

实例，第二是Linux Kernel 2.2.14核心源代码。我只列出了其中相关部分的内容，如果

读者有兴趣，也可以查阅其它源代码。不过我不是在讲解如何编写设备驱动程序，所以不

会对每一个细节都进行说明，再说有些地方我觉得自己还没有吃透。

由于《Linux device driver》一书中的例子对于我们还是复杂了一些，我将其中的一个

例程简化了一下。这个驱动程序支持这样一个设备：核心空间中的一个长度为10的数组

kbuf[10]。我们可以通过用户程序open它，read它，write它，close它。这个设备的名

字我称为short_t。

现在言归正传。

对于一个设备，它可以在/dev下面存在一个对应的逻辑设备节点，这个节点以文件的形式

存在，但它不是普通意义上的文件，它是设备文件，更确切的说，它是设备节点。这个节

点是通过mknod命令建立的，其中指定了主设备号和次设备号。主设备号表明了某一类设

备，一般对应着确定的驱动程序；次设备号一般是区分是标明不同属性，例如不同的使用

方法，不同的位置，不同的操作。这个设备号是从/proc/devices文件中获得的，所以一

般是先有驱动程序在内核中，才有设备节点在目录中。这个设备号(特指主设备号)的主

要作用，就是声明设备所使用的驱动程序。驱动程序和设备号是一一对应的，当你打开一

个设备文件时，操作系统就已经知道这个设备所对应的驱动程序是哪一个了。这个"知道"

的过程后面就讲。

我们再说说驱动程序的基本结构吧。这里我只介绍动态模块型驱动程序(就是我们使用

insmod加载到核心中并使用rmmod卸载的那种)，因为我只熟悉这种结构。

模块化的驱动程序由两个函数是固定的：int init_module(void) ；void

cleanup_module(void)。前者在insmod的时候执行，后者在rmmod的时候执行。

init_nodule在执行的时候，进行一些驱动程序初始化的工作，其中最主要的工作有三

件：注册设备；申请I/O端口地址范围；申请中断IRQ。这里和我们想知道的事情相关的只

有注册设备。

下面是一个典型的init_module函数：

int init_module(void){

int result = check_region(short_base,1)；

……

request_region(short_base,1,"short");

……

result = register_chrdev(short_major, "short",

&short_fops);

……

result = request_irq(short_irq, short_interrupt, SA_INTERRUPT,

"short",

NULL);

……

return 0;

}

上面这个函数我只保留了最重要的部分，其中最重要的函数是

result = register_chrdev(short_major, "short",

&short_fops);

这是一个驱动程序的精髓所在！！当你执行indmod命令时，这个函数可以完成三件大事：

第一，申请主设备号(short_major)，或者指定，或者动态分配；第二，在内核中注册设

备的名字("short")；第三，指定fops方法(&short_fops)。其中所指定的fops方法就是

我们对设备进行操作的方法(例如read,write,seek,dir,open,release等)，如何实现

这些方法，是编写设备驱动程序大部分工作量所在。

现在我们就要接触关键部分了--如何实现fops方法。

我们都知道，每一个文件都有一个file的结构，在这个结构中有一个file_operations的

结构体，这个结构体指明了能够对该文件进行的操作。

下面是一个典型的file_operations结构：

struct file_operations {

loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);

ssize_t (*read) (struct file *, char *, size_t, loff_t *);

ssize_t (*write) (struct file *, const char *, size_t, loff_t

*);

int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);

unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct

*);

int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int,

unsigned

long);

int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);

int (*open) (struct inode *, struct file *);

int (*flush) (struct file *);

int (*release) (struct inode *, struct file *);

int (*fsync) (struct file *, struct dentry *);

int (*fasync) (int, struct file *, int);

int (*check_media_change) (kdev_t dev);

int (*revalidate) (kdev_t dev);

int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);

};

我们可以看到它实际上就是许多文件操作的函数指针，其中就有write，其它的我们就不

去管它了。这个write指针在实际的驱动程序中会以程序员所实现的函数名字出现，它指

向程序员实现的设备write操作函数。下面就是一个实际的例子，这个write函数可以向核

心内存的一个数组里输入一个字符串。

int short_write (struct inode *inode, struct file *filp, const char

*buf,

int count){

int retval = count;

extern unsigned char kbuf[10];

if(count>10)

count=10;

copy_from_user(kbuf, buf, count);

return retval;

}

设备short_t对应的fops方法是这样声明的：

struct file_operations short_fops = {

NULL,

short_read,

short_write,

NULL,

NULL,

NULL,

NULL,

short_open,

short_release,

NULL,

NULL,

};

其中NULL的项目就是不提供这个功能。所以我们可以看出short_t设备只提供了

read,write,open,release功能。其中write功能我们在上面已经实现了，具体的实现函

数起名为short_write。这些函数就是真正对设备进行操作的函数，这就是驱动程序的一

大好处：不管你实现的时候是多么的复杂，但对用户来看，就是那些常用的文件操作函数。

但是我们可以看到，驱动程序里的write函数有四个参数，函数格式如下：

short_write (struct inode *inode, struct file *filp, const char

*buf, int count)

而用户程序中的write函数只有三个参数，函数格式如下：

write(inf fd, char *buf, int count)

那他们两个是怎么联系在一起的呢？这就要靠操作系统核心中的函数sys_write了，下面

是Linux Kernel 2.2.14中sys_write中的源代码：

asmlinkage ssize_t sys_write(unsigned int fd, const char * buf,

size_t count)

{

ssize_t ret;

struct file * file;

struct inode * inode;

ssize_t (*write)(struct file *, const char *, size_t, loff_t

*);

lock_kernel();

ret = -EBADF;

file = fget(fd);

if (!file)

goto bad_file;

if (!(file->f_mode &

FMODE_WRITE))

goto out;

inode = file->f_dentry->d_inode;

ret = locks_verify_area(FLOCK_VERIFY_WRITE, inode, file,

file->f_pos,

count);

if (ret)

goto out;

ret = -EINVAL;

if (!file->f_op || !(write =

file->f_op->write))

goto out;

down(&inode->i_sem);

ret = write(file, buf, count,

&file->f_pos);

up(&inode->i_sem);

out:

fput(file);

bad_file:

unlock_kernel();

return ret;

}