linux驱动开发第2讲：应用程序里的write如何调到驱动里的write？ _linux驱动开发

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在linux操作系统中，一切皆是文件：文件是文件，目录是文件，设备是文件，socket套接字是文件，管道也是文件。
linux操作系统用文件抽象出了这一切，文件成为了以上这些实体的编程接口。正由于此，基于linux的编程变成了面向文件的编程，对于linux应用程序开发者而言，简直是爽的不要不要的。
但是，对于内核开发者而言，却是未必。虽然应用层可以用open, write,read操纵一切，但是在内核里面，却需要不同的部分（或者说驱动）来真正实现这一切。
本文接着linux驱动开发第1讲：带你编写一个最简单的字符设备驱动，来讲述linux应用程序中的write()函数如何调用到hello驱动里的write()函数，并顺道回答上一讲最后的几个遗留问题。
先上一张图简单说明下调用流程：

文章插图

任何一个可以正常使用的函数，如果你的应用程序里没有定义，那么肯定定义在c库里。而c库怎么做会视情况而定。像一些字符处理函数，c库里会实现它们；但是像write函数，c库只会做一些检查，然后就陷入write的系统调用，系统调用会通过软中断的方式陷入到内核空间里去执行。
应用空间和内核空间是彼此隔离的，互相看不到对方，也无法访问对方的数据，这是为了安全。所以就write函数而言，当从用户空间通过系统调用进入到内核空间以后，内核需要通过copy_from_user函数才能把应用程序传给write的数据拷贝到内核空间，之后内核空间才能对此数据进行处理。
整个流程，上图表现的已经非常明显，但是问题也是有的，操作系统中的系统调用最终是如何知道应该调用哪个驱动里的write函数呢？在linux驱动开发第1讲：带你编写一个最简单的字符设备驱动里，我们确实看到当执行测试程序的时候，当调用测试程序里的open, write和read函数的时候，分别调用到了hello驱动里的hello_open, hello_write和hello_read函数，难道这是一个巧合吗？
当然不是！
我们先从逻辑上说明这个问题。
如果我们没有记错，在hello驱动里，有定义主次设备号：

int reg_major=232;int reg_minor =0;int hello_init(void){devNum = MKDEV(reg_major, reg_minor);gDev = kzalloc(sizeof(struct cdev), GFP_KERNEL);gFile = kzalloc(sizeof(struct file_operations), GFP_KERNEL);...cdev_init(gDev, gFile);cdev_add(gDev, devNum, 3);}

在hello_init里，我们把主设备号232和此设备号0组合成了devNum 。
cdev_init(gDev, gFile); 建立了gDev和gFile的逻辑关系；
cdev_add(gDev, devNum, 3); 建立了gDev和devNum的逻辑关系；
其实你翻开代码看细节会发现，以上两句代码其实建立了gFile和devNum的对应关系，也就是file_operations和devNum的对应关系，也就是建立了file_operation和主次设备号（232,0）的对应关系。
注意：在linux里，在应用层用文件句柄也就是fd表示一个打开的文件，但是在内核里用struct file 表示一个打开的文件，用struct file_operations表示对该文件的操作。fd和struct file是一一对应的,而struct file和struct file_operations也是一一对应的。这是struct file_operations的结构体定义：

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 (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);	int (*open) (struct inode *, struct file *);	int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);	int (*release) (struct inode *, struct file *);	int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);	int (*fasync) (int, struct file *, int);...};

在上一讲的例子里，我们打开的文件名字是/dev/hello,这是一个设备文件，对应的主次设备号分别为232和0 。所以，当你打开/dev/hello之后，就已经建立了这个文件和hello驱动里的 struct file 的对应关系,也就建立了这个文件和hello驱动里的struct file_operations的对应关系。
好，了解以上的背景之后，我们来看看代码。
我们从内核里write系统调用的实现部分开始阅读：
【linux驱动开发第2讲：应用程序里的write如何调到驱动里的write？】相关的代码在：fs/read_write.c