linux核心cdev_init系列函式（字元裝置的註冊）

核心中每個字元裝置都對應一個 cdev 結構的變數，下面是它的定義：

linux-2.6.22/include/linux/cdev.h
struct cdev {
   struct kobject kobj;          // 每個 cdev 都是一個 kobject
   struct module *owner;       // 指向實現驅動的模組
   const struct file_operations *ops;   // 操縱這個字元裝置檔案的方法
   struct list_head list;       // 與 cdev 對應的字元裝置檔案的 inode->i_devices 的連結串列頭
   dev_t dev;                   // 起始裝置編號
   unsigned int count;       // 裝置範圍號大小
};

一個 cdev 一般它有兩種定義初始化方式：靜態的和動態的。
靜態記憶體定義初始化：
struct cdev my_cdev;
cdev_init(&my_cdev, &fops);
my_cdev.owner = THIS_MODULE;

動態記憶體定義初始化：
struct cdev *my_cdev = cdev_alloc();
my_cdev->ops = &fops;
my_cdev->owner = THIS_MODULE;

兩種使用方式的功能是一樣的，只是使用的記憶體區不一樣，一般視實際的資料結構需求而定。

下面貼出了兩個函式的程式碼，以具體看一下它們之間的差異。
struct cdev *cdev_alloc(void)
{
   struct cdev *p = kzalloc(sizeof(struct cdev), GFP_KERNEL);
   if (p) {
       INIT_LIST_HEAD(&p->list);
       kobject_init(&p->kobj, &ktype_cdev_dynamic);
   }
   return p;
}

void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
{
   memset(cdev, 0, sizeof *cdev);
   INIT_LIST_HEAD(&cdev->list);
   kobject_init(&cdev->kobj, &ktype_cdev_default);
   cdev->ops = fops;
}
由此可見，兩個函式完成都功能基本一致，只是 cdev_init() 還多賦了一個 cdev->ops 的值。

初始化 cdev 後，需要把它新增到系統中去。為此可以呼叫 cdev_add() 函式。傳入 cdev 結構的指標，起始裝置編號，以及裝置編號範圍。
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
{
   p->dev = dev;
   p->count = count;
   return kobj_map(cdev_map, dev, count, NULL, exact_match, exact_lock, p);
}

核心中所有都字元裝置都會記錄在一個 kobj_map 結構的 cdev_map 變數中。這個結構的變數中包含一個雜湊表用來快速存取所有的物件。kobj_map() 函式就是用來把字元裝置編號和 cdev 結構變數一起儲存到 cdev_map 這個雜湊表裡。當後續要開啟一個字元裝置檔案時，通過呼叫 kobj_lookup() 函式，根據裝置編號就可以找到 cdev 結構變數，從而取出其中的 ops 欄位。

kobj_map函式中雜湊表的實現原理和前面註冊分配裝置號中的幾乎完全一樣，通過要加入系統的裝置的主裝置號major（major=MAJOR(dev)）來獲得probes陣列的索引值i（i = major % 255），然後把一個型別為struct probe的節點物件加入到probes[i]所管理的連結串列中，如圖2-6所示。其中struct probe所在的矩形塊中的深色部分是我們重點關注的內容，記錄了當前正在加入系統的字元裝置物件的有關資訊。其中，dev是它的裝置號，range是從次裝置號開始連續的裝置數量，data是一void *變數，指向當前正要加入系統的裝置物件指標p。圖2-6展示了兩個滿足主裝置號major % 255 = 2的字元裝置通過呼叫cdev_add之後，cdev_map所展現出來的資料結構狀態。

圖2-6  通過cdev_add向系統中加入裝置

所以，簡單地說，裝置驅動程式通過呼叫cdev_add把它所管理的裝置物件的指標嵌入到一個型別為struct probe的節點之中，然後再把該節點加入到cdev_map所實現的雜湊連結串列中。

對系統而言，當裝置驅動程式成功呼叫了cdev_add之後，就意味著一個字元裝置物件已經加入到了系統，在需要的時候，系統就可以找到它。對使用者態的程式而言，cdev_add呼叫之後，就已經可以通過檔案系統的介面呼叫到我們的驅動程式。

當一個字元裝置驅動不再需要的時候（比如模組解除安裝），就可以用 cdev_del() 函式來釋放 cdev 佔用的記憶體。
void cdev_del(struct cdev *p)
{
   cdev_unmap(p->dev, p->count);
   kobject_put(&p->kobj);
}
其中 cdev_unmap() 呼叫 kobj_unmap() 來釋放 cdev_map 雜湊表中的物件。kobject_put() 釋放 cdev 結構本身。