第一：struct inode結構體

struct inode {
  ······
  struct hlist_node  i_hash;
  struct list_head  i_list;    /* backing dev IO list */
  struct list_head  i_sb_list;


  //主次設備號
  dev_t      i_rdev;


  struct list_head  i_devices;
  //用聯合體是因為該文件可能是塊設備文件或者字符設備文件
  union {
    struct pipe_inode_info  *i_pipe;  //管道文件
    struct block_device  *i_bdev;  //塊設備文件
    struct cdev    *i_cdev;  //字符設備文件
  };
  
  //私有數據
  void      *i_private; /* fs or device private pointer */
};

功能：struct inode結構體是用來表示一個靜態文件的，每個文件都會對應唯一的struct inode結構體，結構體里描述了文件的詳細信息。

第二：struct file結構體

struct file {
  union {
    struct list_head  fu_list;
    struct rcu_head   fu_rcuhead;
  } f_u;
  ······
  
  const struct file_operations  *f_op;  //該文件對應的操作方法
  
  unsigned int     f_flags;  
  fmode_t      f_mode;  //打開文件的權限，比如：只讀打開、只寫打開、讀寫打開
  loff_t      f_pos;  //文件指針的偏移量
  
  /* needed for tty driver, and maybe others */
  void      *private_data;  //私有數據
};

功能：struct file結構體 用來表示一個動態的設備，每當open打開一個文件時就會產生一個struct file結構體 與之對應。

第三：struct file_operations結構體

struct file_operations {
  struct module *owner;
  ······
  loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
  ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
  ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
  int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);
  long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
  int (*open) (struct inode *, struct file *);
  int (*release) (struct inode *, struct file *);
};

功能：struct file_operations結構體是用來描述設備的操作方法的。在linux中一切皆是文件，不管是普通文件還是設備驅動文件上層應用都是用同一的open、read函數去操作。每一個struct file結構體 中都保存了一個struct file_operations結構體，雖然上層應用都是調用的read函數，但是在內部實際通過函數指針調用了不同的read函數。

第四：struct cdev結構體

struct cdev {
  struct kobject kobj;
  struct module *owner;
  const struct file_operations *ops; //設備的操作方法
  struct list_head list;
  dev_t dev;  //主次設備號
  unsigned int count;  //引用計數
};

第五：結構體之間的關聯

1、struct inode結構體和struct file結構體

(1)struct inode結構體和struct file結構體 都是用來描述文件信息的，struct inode結構體是描述靜態的文件，struct file結構體描述動態的文件(也就是打開的文件)；

(2)每個文件只有唯一的struct inode結構體，但是可以有多個struct file結構體，文件每被打開一次就多一個 struct file結構體 ；

2、struct file_operations結構體和struct cdev結構體

(1)struct file_operations結構體描述設備的操作方法，struct cdev結構體描述字符設備全部的信息；

(2)struct cdev結構體包含struct file_operations結構體，在注冊驅動時需要將struct file_operations結構體指針賦值給struct cdev結構體；

3、struct inode結構體和struct cdev結構體

(1)上層應用訪問設備驅動是通過設備節點，設備節點就是一個文件，在創建設備節點時需要指明主次設備號，主次設備號就會保存在設備節點對應的 struct inode結構體的i_rdev變量中；

(2)在向內核注冊字符設備驅動時就是將對應的struct cdev結構體注冊到chrdevs全局變量中，其中struct cdev結構體就保存了主次設備號；

(3)struct inode結構體的聯合體中有struct cdev結構體指針，將來找到對應的struct cdev結構體會對該指針賦值；

(4)聯系：在用open打開設備節點時從struct inode結構體中獲取初次設備號，然后用這個主次設備號去chrdevs全局變量中找到對應的struct cdev結構體。

總結：依靠主次設備號聯系起來。

編輯：黃飛

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