字符设备被注册成功后，内核把这两个字符设备加入到内核字符设备驱动表中。内核字符设备驱动表保留指向struct file_operations的一个数据指针。用户进程调用设备读写操作时，通过这个指针访问设备的操作函数， struct file_operations中的域大部分是指向函数的函数指针，指向用户自己编写的设备操作函数。

struct file_operations ed_ops ={ #ifdef LINUX_24 NULL, #endif NULL, device_read, device_write, NULL, NULL, device_ioctl, NULL, device_open, NULL, device_release, };

注意到Linux2.4.x和 Linux2.2.x内核中定义的struct file_operations是不一样的。device_read()、device_write()、device_ioctl()、 device_open()、device_release()就是需要用户自己定义的函数操作了，这几个函数是最基本的操作，如果需要设备驱动程序完成更复杂的任务，还必须编写其他struct file_operations中定义的操作。eddev_module_init()除了注册设备及其操作外，它还有初始化字符设备结构struct ed_device，分配内核缓存区所需要的空间的作用。在内核空间，分配内存空间的API函数是kmalloc()。

下面介绍一下字符设备的主要操作例程device_open()、device_release()、device_read()、devie_write()。字符设备文件操作结构ed_ops中定义的指向以上函数的函数指针的原形：

device_open: int(*open)(struct inode *,struct file *) device_release: int (*release) (struct inode *, struct file *); device_read: ssize_t (*read) (struct file *, char *, size_t, loff_t *); device_write: ssize_t (*write) (struct file *, const char *, size_t, loff_t *);

操作int device_open(struct inode *inode,struct file *file)是设备节点上的第一个操作，如果多个设备共享这一个操作函数，必须区分设备的设备号。我们使用inode->i_rdev >> 8 语句获得设备的主设备号，本文中的接收设备主设备号是200，发送设备号是201。每个字符设备的file>private_data指向打开设备时候使用的file结构，private_data实际上可以指向用户定义的任何结构，这里只指向我们自己定义的struct ed_device，用来保存字符设备的一些基本信息，比如设备名、内核缓存区等。

操作ssize_t device_read(struct file *file,char *buffer,size_t length, loff_t *offset)是读取设备数据的操作。device_read()结构如图4所示。

图4

从设备中读取数据（用户空间调用read()系统调用）的时候，需要从内核空间把数据拷贝到用户空间，copy_to_user()可完成此功能，它和 memcpy()此类函数有本质的区别，memcpy()不能完成不同用户空间数据的交换。如果需要数据临界区的保护，使用spin_lock()内核 API负责加锁，spin_unlock()负责解锁，防止数据污染。由于串口守候进程server需要不断轮询设备，以查询是否有数据可读，如果用户进程不处于休眠状态，在用户空间查看进程使用资源情况，发现server占用了很多CPU资源。所以我们改进device_read()，使之在内核中轮询，当发现当前设备没有数据可读取，那么就阻塞用户进程，使用内核API add_wait_queue()可完成此功能，这时候用户进程并没有占用很多CPU资源，而是处于休眠状态。当内核发现有数据可读的时候，调用 remove_wait_queue()即可唤醒等待进程，这段

代码如下：

DECLARE_WAITQUEUE(wait,current); add_wait_queue(&edp->rwait,&wait); for(;;){ set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); if ( file->f_flags & O_NONBLOCK) break; /*其他代码 */ if ( signal_pending(current)) break; schedule(); } set_current_state(TASK_RUNNING); remove_wait_queue(&edp->rwait,&wait);

操作ssize_t device_write(struct file *file,const char *buffer, size_t length,loff_t *offset)向设备写入数据。拷贝数据的copy_from_user()和copy_to_user()的功能恰恰相反，它是从用户空间拷贝数据到内核空间，如图5所示。

图 5
 

编写伪网络设备驱动程序

伪网络驱动程序和字符设备驱动程序一样，也必须初始化和注册。网络驱动需记录其发送和接收数据量的统计信息，所以我们定义一个记录这些信息的数据结构。

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