字符設備結構體 cdev 初始化

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內核中每個字符設備都對應一個 cdev 結構的變量，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;       // 指向實現驅動的模塊
   const struct file_operations *ops;   // 操縱這個字符設備文件的方法
   struct list_head list;       // 與 cdev 對應的字符設備文件的 inode->i_devices 的鏈表頭
   dev_t dev;                   // 起始設備編號
   unsigned int count;       // 設備範圍號大小
};
一個 cdev 一般它有兩種定義初始化方式：靜態的和動態的。
靜態內存定義初始化：
struct cdev my_cdev;
cdev_init(&my_cdev, &fops);
my_cdev.owner = THIS_MODULE;
動態內存定義初始化：
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，只是使用的內存區不一樣，一般視實際的數據結構需求而定。
下面貼出了兩個函數的代碼，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，兩個函數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，需要把它添加到系統中去。爲此可以調用 cdev_add() 函數。傳入 cdev 結構的指針，起始設備編號，以及設備編號範圍。
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);
}
關於 kobj_map() 函數就不展開了，我只是大致講一下它的原理。內核中所有都字符設備都會記錄在一個 kobj_map 結構的 cdev_map 變量中。這個結構的變量中包含一個散列表用來快速存取所有的對象。kobj_map() 函數就是用來把字符設備編號和 cdev 結構變量一起保存到 cdev_map 這個散列表裏。當後續要打開一個字符設備文件時，通過調用 kobj_lookup() 函數，根據設備編號就可以找到 cdev 結構變量，從而取出其中的 ops 字段。
當一個字符設備驅動不再需要的時候（比如模塊卸載），就可以用 cdev_del() 函數來釋放 cdev 佔用的內存。
void cdev_del(struct cdev *p)
{
   cdev_unmap(p->dev, p->count);
   kobject_put(&p->kobj);
}
其中 cdev_unmap() 調用 kobj_unmap() 來釋放 cdev_map 散列表中的對象。kobject_put() 釋放 cdev 結構本身。