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应用层和内核层的数据传输

【学习笔记】

1、应用层和内核层数据传输常用的函数

在Linux中，文件对应的操作有：打开、关闭、读写，同样与文件类似，设备节点对应的操作有：打开、关闭、读写

如果我们在应用层使用系统IO对设备节点进行打开、关闭、读写等操作会发生什么？

（1）当我们在应用层对设备节点进行read操作时，就会触发驱动里边的read这个函数。

ssize_t(*read)(struct file*, char_user*, size_t, loff_t*);#这里（*read）是函数名字，可以自定义，下面的都是如此

（2）当我们在应用层对设备节点进行write操作时，就会触发驱动里边的write这个函数。

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

（3）当我们在应用层对设备节点进行poll/select操作时，就会触发驱动里边的poll这个函数。

unsigned_t(*poll)(struct file*, struct poll_table_struct*);

（4）当我们在应用层对设备节点进行ioctl操作时，就会触发驱动里边的ioctl这个函数。

long(*unlocked_ioctl)(struct file*, unsigned int, unsigned long);

（5）当我们在应用层对设备节点进行open操作时，就会触发驱动里边的open这个函数。

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

（6）当我们在应用层对设备节点进行close操作时，就会触发驱动里边的release这个函数。

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

2、应用层调用驱动的例子

驱动层：驱动file_operations.c

#include 
   
    #include 
    
     //杂项设备驱动需要增加两个头文件#include 
     
      #include 
      
       int misc_open(struct inode *inode, struct file *file){//(*open)函数实现	printk("hello misc_open\n");	return 0;}int misc_release(struct inode *inode, struct file *file){//(*release)函数实现	printk("bye bye\n");	return 0;}ssize_t misc_read(struct file *file, char _user *ubuf, size_t size, loff_t *loff_t){	printk("hello read\n");	return 0;}ssize_t misc_write(struct file *file, const char _user *ubuf, size_t size, loff_t *loff_t){	printk("hello write\n");	return 0;}//第2步：填充文件操作集struct file_operations misc_fops = {	.owner = THIS_MODULE,	//这里简单的填充一个owner	.open = misc_open,	//根据我们自定义的函数名来填充	.release = misc_release,	.read = misc_read,	.write = misc_write};//第1步：填充杂项设备结构体struct miscdevice misc_dev = {	.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,	//次设备号，动态分配	.name = "hello_misc",			//设备节点的名字	.fops = &misc_fops				//填充文件操作集};//第3步；注册到内核static int misc_init(void){	int ret;	ret = misc_register(&misc_dev);//存储注册的地址	//判断是否注册成功	if(ret < 0){		printk("misc registe is error\n");		return -1;	}	printk("misc registe is successful\n");  //内核里不能使用c语言库，所以不能用printf	return 0;}//卸载驱动static void misc_exit(void){	misc_deregister(&misc_dev);	printk("misc bye bye\n");}//入口和出口module_init(misc_init);module_exit(misc_exit);//声明许可证MODULE_LICENSE("GPL");
      
     
    
   

应用层：app.c上层函数

#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      #include 
      
       #include 
       
        int main(int argc, char *argv[]){//如果打开设备节点成功，这会调用驱动里边的misc_open()函数	int fd;		char buf[64] = {0};		fd = open("/dev/hello_misc",O_RDWR);//open the device node	if(fd < 0){		//determine whether the opening is successful			perror("open error\n");//和printf用法相似				return fd;	}	read(fd,buf,sizeof(buf));//读取设备节点	//write(fd,buf,sizeof(buf));//写设备节点	close(fd);//关闭节点		return 0;}
       
      
     
    
   

如下图，设备节点是内核层和应用层的桥梁

如果驱动文件中相应的操作集没有填充，而应用层又调用了对应的函数，那么将什么都不会发生，也不会报错。

应用层和数据层不能直接进行数据传输，需要使用其他函数

//用户层向内核层传输数据static inline long copy_from_user(void *to, const void _user *from, unsigned long n);//内核层向用户层传输数据static inline long copy_to_user(void *to, const void *from, unsigned long n);

注意这两个函数只能在驱动里边用，不能在应用层使用。

加入数据传输函数后的代码

file_operation.c

#include 
   
    #include 
    
     //杂项设备驱动需要增加两个头文件#include 
     
      #include 
      
       int misc_open(struct inode *inode, struct file *file){//(*open)函数实现	printk("hello misc_open\n");	return 0;}int misc_release(struct inode *inode, struct file *file){//(*release)函数实现	printk("bye bye\n");	return 0;}ssize_t misc_read(struct file *file, char _user *ubuf, size_t size, loff_t *loff_t){	char kbuf[64] = "mydate";//定义字符串，能够在应用层读取到	if(copy_to_user(ubuf, kbuf, strlen(kbuf)) != 0){//判断是否成功向应用层传输数据		printk("copy_to_user error\n");		return -1;		}		return 0;}ssize_t misc_write(struct file *file, const char _user *ubuf, size_t size, loff_t *loff_t){	char kbuf[64] = {0};		if(copy_from_user(kbuf, ubuf, size) != 0){//判断是否成功向应用层传输数据		printk("copy_from_user error\n");		return -1;		}	printk("kbuf is %s\n",kbuf);	return 0;}//第2步：填充文件操作集struct file_operations misc_fops = {	.owner = THIS_MODULE,	//这里简单的填充一个owner	.open = misc_open,	//根据我们自定义的函数名来填充	.release = misc_release,	.read = misc_read,	.write = misc_write};//第1步：填充杂项设备结构体struct miscdevice misc_dev = {	.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,	//次设备号，动态分配	.name = "hello_misc",			//设备节点的名字	.fops = &misc_fops				//填充文件操作集};//第3步；注册到内核static int misc_init(void){	int ret;	ret = misc_register(&misc_dev);//存储注册的地址	//判断是否注册成功	if(ret < 0){		printk("misc registe is error\n");		return -1;	}	printk("misc registe is successful\n");  //内核里不能使用c语言库，所以不能用printf	return 0;}//卸载驱动static void misc_exit(void){	misc_deregister(&misc_dev);	printk("misc bye bye\n");}//入口和出口module_init(misc_init);module_exit(misc_exit);//声明许可证MODULE_LICENSE("GPL");
      
     
    
   

app.c

#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      #include 
      
       #include 
       
        int main(int argc, char *argv[]){//如果打开设备节点成功，这会调用驱动里边的misc_open()函数	int fd;		char read_buf[64] = {0};	char write_buf[64] = "write date"//		fd = open("/dev/hello_misc",O_RDWR);//open the device node	if(fd < 0){		//determine whether the opening is successful			perror("open error\n");//和printf用法相似				return fd;	}	read(fd,read_buf,sizeof(read_buf));//读设备节点	printf("read_buf is %s\n",read_buf);//打印从内核层读取的内容		write(fd,write_buf,sizeof(write_buf));//将数据写入设备节点,将应用层数据传入的内核层		close(fd);//关闭节点		return 0;}
       
      
     
    
   

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