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繼上篇，本篇結合源碼分析
cdev數據結構：
struct cdev {
struct kobject kobj; //kobject實體
struct module *owner;
const struct file_operations *ops; //大家熟悉的file_operations結構
struct list_head list; //list用於設備管理的鏈表
dev_t dev; //設備號
unsigned int count; //設備的連續次設備號的數量(範圍)
};與cdev相關的函數如下(源碼在fs/char_dev.c實現)：
void cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *); //
struct cdev *cdev_alloc(void); //返回cdev實例
void cdev_put(struct cdev *p); //減少cdev實例中kobject的引用計數，也就是kref的值
int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned); //
void cdev_del(struct cdev *); //刪除一個cdev實例
static int chrdev_open(struct inode *inode, struct file *filp); //打開一個設備時調用，這個函數只是內部使用(static）//作用：初始化一個cdev結構，包括kobj,關聯fops函數。
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); //初始化cdev->kobj
cdev->ops = fops; //關聯cdev的fops
}//例如, 設想 SCSI 磁帶驅動, 它允許用戶空間來選擇操作模式(例如密度), 通過安排多個次編號給每一個物理設備."
//但我們用register_chr_dev時，看到的是count = 256
先看看struct kobj_map cdev_map的結構：
struct kobj_map {
struct probe {
struct probe *next;
dev_t dev;
unsigned long range;
struct module *owner;
kobj_probe_t *get;
int (*lock)(dev_t, void *);
void *data;
} *probes[255];
struct mutex *lock;
};
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);
}//打開char_dev時，都打開chrdev_open，因爲在進入驅動的自定義的file_operations前已定義下面：
const struct file_operations def_chr_fops = {
.open = chrdev_open,
};static int chrdev_open(struct inode *inode, struct file *filp); 註冊函數：
//通過主設備號，靜態註冊一個char設備，其中包括cdev_alloc(),cdev_add()過程
int register_chrdev(unsigned int major, const char *name,const struct file_operations *fops)；int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name);int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)static struct char_device_struct *__register_chrdev_region(unsigned int major, unsigned int baseminor,int minorct, const char *name)void unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name);
static struct char_device_struct * __unregister_chrdev_region(unsigned major, unsigned baseminor, int minorct);register_chrdev(major, name, fops)--> __register_chrdev_region(major, 0, 256, name)-->cdev = cdev_alloc()
-->cdev_add(cdev, MKDEV(cd->major, 0), 256);alloc_chrdev_region(dev, baseminor, count, name)-->__register_chrdev_region(0, baseminor, count, name)-->
*dev = MKDEV(cd->major, cd->baseminor);register_chrdev_region(from, count, name)--> __register_chrdev_region(MAJOR(from), MINOR(from)), next-from, name);__register_chrdev_region(unsigned int major, unsigned int baseminor,int minorct, const char *name)內核中所有已分配的字符設備編號都記錄在一個名爲 chrdevs 散列表裏。該散列表中的每一個元素是一個 char_device_struct 結構，它的定義如下：
static struct char_device_struct {
struct char_device_struct *next; // 指向散列衝突鏈表中的下一個元素的指針
unsigned int major; // 主設備號
unsigned int baseminor; // 起始次設備號
int minorct; // 設備編號的範圍大小
char name[64]; // 處理該設備編號範圍內的設備驅動的名稱
struct cdev *cdev; // 指向字符設備驅動程序描述符的指針
} *chrdevs[CHRDEV_MAJOR_HASH_SIZE];#define CHRDEV_MAJOR_HASH_SIZE 255
指針數組常適用於指向若干字符串，這樣使字符串處理更加靈活方便。
注意，內核並不是爲每一個字符設備號定義一個 char_device_struct 結構，而是爲一組對應同一個字符設備驅動的設備編號範圍定義一個
char_device_struct 結構。chrdevs 散列表的大小是 255，散列算法是把每組字符設備編號範圍的主設備號以 255 取模插入相應的散列桶中。
同一個散列桶中的字符設備編號範圍是按起始次設備號遞增排序的。
函數 __register_chrdev_region() 主要執行以下步驟：
1. 分配一個新的 char_device_struct 結構，並用 0 填充。
2. 如果申請的設備編號範圍的主設備號爲 0，那麼表示設備驅動程序請求動態分配一個主設備號。動態分配主設備號的原則是從散列表的最後一個桶向前尋找，那個桶是空的，主設備號就是相應散列桶的序 號。所以動態分配的主設備號總是小於 255，如果每個桶都有字符設備編號了，那動態分配就會失敗。
3. 根據參數設置 char_device_struct 結構中的初始設備號，範圍大小及設備驅動名稱。
4. 計算出主設備號所對應的散列桶，爲新的 char_device_struct 結構尋找正確的位置。同時，如果設備編號範圍有重複的話，則出錯返回。
5. 將新的 char_device_struct 結構插入散列表中，並返回 char_device_struct 結構的地址。
現在我們通過分析這個函數，來知道內核是怎麼註冊設備號的。
註冊代碼：
static struct char_device_struct *
__register_chrdev_region(unsigned int major, unsigned int baseminor,
int minorct, const char *name)
{
struct char_device_struct *cd, **cp; //定義了一個二級指針
int ret = 0;
int i;
//分配cd，一個char_device_struct內存空間,並初始化爲0
cd = kzalloc(sizeof(struct char_device_struct), GFP_KERNEL);
if (cd == NULL)
return ERR_PTR(-ENOMEM);
mutex_lock(&chrdevs_lock);
/* temporary */
if (major == 0) { //動態分配
for (i = ARRAY_SIZE(chrdevs)-1; i > 0; i--) {//從254開始，也就是第255個開始
if (chrdevs[i] == NULL)
break;
}
if (i == 0) { //因爲主設備號爲0，內核定義爲UNNAMED_MAJOR，棄之不用
ret = -EBUSY;
goto out;
}
major = i; //找到一個沒用過的主設備號來用
ret = major;
}
//找到major後，給cd賦值
cd->major = major;
cd->baseminor = baseminor;
cd->minorct = minorct;
strlcpy(cd->name, name, sizeof(cd->name));
i = major_to_index(major);//求餘：i= major % CHRDEV_MAJOR_HASH_SIZE
for (cp = &chrdevs[i]; *cp; cp = &(*cp)->next) //根據主設備號，確定正確的次設備號的範圍（位置）,注意有可能‘迴轉‘的情況，所以後面會檢測
if ((*cp)->major > major || //如果是一個沒用過的主設備號，（*cp)->next =NULL
((*cp)->major == major &&
(((*cp)->baseminor >= baseminor) ||
((*cp)->baseminor + (*cp)->minorct > baseminor))))
break;
/* Check for overlapping minor ranges. */
if (*cp && (*cp)->major == major) {//由於上面次設備號有可能出現‘迴轉‘，所以需要檢測
int old_min = (*cp)->baseminor;
int old_max = (*cp)->baseminor + (*cp)->minorct - 1;
int new_min = baseminor;
int new_max = baseminor + minorct - 1;
/* New driver overlaps from the left. */
if (new_max >= old_min && new_max <= old_max) {
ret = -EBUSY;
goto out;
}
/* New driver overlaps from the right. */
if (new_min <= old_max && new_min >= old_min) {
ret = -EBUSY;
goto out;
}
}
cd->next = *cp; //指向下一個設備的char設備結構
*cp = cd; //把當前cd的地址保存到chrdevs[i]中
mutex_unlock(&chrdevs_lock);
return cd; //返回cd
out:
mutex_unlock(&chrdevs_lock);
kfree(cd);
return ERR_PTR(ret);
}static struct char_device_struct *
__unregister_chrdev_region(unsigned major, unsigned baseminor, int minorct)
{
struct char_device_struct *cd = NULL, **cp;
int i = major_to_index(major);
mutex_lock(&chrdevs_lock);
for (cp = &chrdevs[i]; *cp; cp = &(*cp)->next)//在chardevs[]中找到已註冊的cd結構位置
if ((*cp)->major == major &&
(*cp)->baseminor == baseminor &&
(*cp)->minorct == minorct)
break;
if (*cp) {//從chardevs[]中剔除cd結構，並將當前的chardevs[]指向cd的下一個char結構
cd = *cp;
*cp = cd->next;
}
mutex_unlock(&chrdevs_lock);
return cd; //返回找到的cd
}