主设备号、次设备号和驱动程序加载

Question

我是一名初学者，对于与设备驱动程序相关的主要号码和次要号码有一些了解。我知道大多数可以插入Linux系统的设备都有一个主要号码。并且基于这个主要号码，相应的驱动程序会被加载。

我有这个疑问，请告诉我内核如何从设备中读取主要号码，当它被插入时？

请尽可能简单地解释从设备插入到驱动程序加载的步骤。

先行致谢。

- Ajish Alfred

Answer 1

主/次号适用于块设备和字符设备。

你不能从设备中“检测”出一个主号。也许你认为USB设备可以通信设备号码，Linux使用这些号码，但USB供应商/产品ID与主要号码无关。如果你将一个完全愚笨的串行设备插入串口，内核无法知道你插入/拔下了什么。

因此，例如，如果你想要一个字符设备的主号，那么要么你使用

int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned int firstminor, unsigned int count, char *name);

像NKamrath所说的那样，或者您可以使用绝对路径。但要注意，许多已被保留。

据我所知，这里是您所要求的步骤：

1. 将某个块/字符设备插入某个总线中。
2. 根据总线类型（USB、PCI、PCI Express、SCSI、I²C等），总线（可能）会发送一个中断信号，它迟早会传递到CPU，从而传递到Linux。
3. 中断例程根据总线类型及其内部机制执行必要的操作，为此设备加载适当的驱动程序（如果存在，则肯定存在）并执行其初始化函数。
4. 设备驱动程序的初始化函数会注册（例如register_chrdev_region）一个主设备号，如果它已经被保留了（请参阅这个著名的保留列表）；否则，它会请求内核为其分配一个（例如alloc_chrdev_region）；驱动程序还将为该驱动程序保留一个次设备区域。
5. 驱动程序设置一些回调函数（打开/关闭/读取/写入），并要求内核将它们与设备号关联起来。

此时，您可以使用该驱动程序的设备号进行通信，但是如何呢？在/dev中还没有任何内容……一种方法是在您知道要进行通信的主/次设备号对时使用mknod。您会发出：

# mknod /dev/mydevice c 232 4

这是要求：请在路径/dev/mydevice下创建一个设备节点，它与主设备号为232、次设备号为4的字符（c）设备相连。但是你怎么知道这些数字呢？它们可能是绝对值（保留列表），或者驱动程序printk输出它们以使您可以手动完成。

这里有更好的方法。

仍然在设备驱动程序的初始化函数中：驱动程序将设备注册为Sysfs设备（请参阅device_create）。这将把设备放入/sys树中，其节点（一个目录）将具有名为uevent的文件。如果您运行cat命令，它将输出类似以下内容：

MAJOR=232
MINOR=4
DEVNAME=whatever

试一试：

$ cat /sys/class/tty/console/uevent

是否匹配

$ ls -l /dev/console

现在，udev 是负责管理/dev的用户空间程序。总体而言，它简单地扫描/sys树来自动填充/dev。您还可以像这样查看所有字符和块设备的主/次编号：

$ ls /sys/dev/char
$ ls /sys/dev/block

大概就是这样了。如果你想更好地理解这一切，可以开发一个虚拟驱动程序，尝试让它自动出现在/dev中。

- eepp

Answer 2

如果您提前知道主要编号，您可以使用

int register_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count);

为了让内核动态分配设备的主设备号，请使用：

int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned int firstminor, unsigned int count, 
                    char *name);

要读取主要编号，请使用

int MAJOR(dev_t dev);

要插入设备或驱动程序，您必须使用insmod命令。然后，内核尝试使用您给出的编号，或者如果您使用了alloc函数，则动态分配一个空闲主编号。正确解释内核和驱动程序设计的内部工作需要大量的解释。但是，有一本非常好的免费书籍（对于编程书籍来说）叫做《Linux Device Drivers 3rd Edition》，它很容易阅读，可以为驱动程序提供很好的介绍，即使您只阅读前三章（大约100页），您也将对我认为您正在查找的内容有所了解。此外，所有示例的源代码都可用，因此您可以修改其演示文稿并更快地开始编写驱动程序！

- NKamrath