write函数

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在linux操作系统中，一切都是文件:文件是文件，目录是文件，设备是文件，套接字是文件，管道也是文件。

Linux操作系统用文件把这一切抽象出来，文件成为这些实体的编程接口。正因为如此，基于linux的编程变成了面向文件的编程，对于linux应用开发者来说简直酷毙了。

但是，对于内核开发者来说，不一定。虽然应用层可以用open、write、read read操纵一切，但是在内核中，它需要不同的部分(或者驱动程序)才能真正实现。

本文继续第一讲linux驱动开发:我带大家写一个最简单的字符设备驱动，如何将linux应用中的write()函数调用到hello driver中的write()函数，并回答上一讲遗留下来的最后几个问题。

首先，一张图简要说明了通话过程:

应用层–>系统调用–>驱动应用层->；系统调用-& gt；驱动器

任何可以正常使用的函数，如果没有在你的应用中定义，都必须在C库中定义。C库会怎么做要看情况。像一些字符处理函数，C库会实现；但是和write函数一样，C库只会做一些检查，然后会落入write的系统调用，系统调用通过软中断落入kernel 空来执行。

应用空和内核空是相互隔离的，彼此看不到对方，也无法访问对方的数据。这是为了安全。所以就write函数而言，用户空通过系统调用进入内核空后，内核需要通过copy_from_user函数将应用程序发送的数据复制到内核空中，然后内核空才能对数据进行处理。

整个过程，如上图所示，非常明显，但也有问题。操作系统中的系统调用如何最终知道哪个驱动应该调用write函数？在linux驱动开发第一讲:带你写一个最简单的字符设备驱动中，我们确实看到在执行测试程序时，调用测试程序中的open、write、read函数时，分别调用hello驱动中的hello_open、hello_write、hello_read函数。这是巧合吗？

当然不是！

我们先从逻辑上解释一下这个问题。

如果我们没记错，在hello驱动程序中，定义了主设备号和辅助设备号:

int reg _ major = 232int 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中，我们将主设备号232和这个设备号0组合成了devNum。

cdev_init(gDev，gFile)；建立gDev和gFile的逻辑关系；

cdev_add(gDev，devNum，3)；建立gDev和devNum的逻辑关系；

其实你打开代码看一下细节，会发现上面两个代码其实建立了gFile和devNum的对应关系，也就是file_operations和devNum的对应关系，也就是file_operation和主次设备号(232，0)的对应关系。

注意:在linux中，一个打开的文件在应用层用一个文件句柄即fd来表示，但是在内核中打开的文件用一个struct文件来表示，文件的操作用一个struct file_operations来表示。Fd和struct file是一一对应的，struct file和struct file_operations也是一一对应的。这是struct file_operations的结构定义:

结构文件_操作{结构模块*所有者；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)(结构文件*，fl _ owner _ t id)；int (*release) (struct inode *，struct file *)；int (*fsync) (struct file *，loff_t，loff_t，int data sync)；int (*fasync) (int，struct file *，int)；…};上一个例子中，我们打开的文件名称是/dev/hello，这是一个设备文件，对应的主设备号和次设备号分别是232和0。所以，当你打开/dev/hello的时候，你已经建立了这个文件和hello驱动中的struct文件的对应关系，也建立了这个文件和hello驱动中的struct file_operations的对应关系。

好了，了解了上面的背景之后，我们来看代码。

让我们从内核中write系统调用的实现开始:

相关代码在:fs/read _ write.c中。

备注:SYSCALL_的开头表示系统调用。

关键代码在vfs_write里。那么，让我们继续进入:

继续跟踪__vfs_write:

ssize _ t _ _ VFS _ write(struct file * file，const char __user *p，size_t count，loff _ t * pos){ if(file-& gt；f _ op-& gt；写)返回文件-& gt；f _ op-& gt；write(文件、p、计数、位置)；else if(文件-& gt；f _ op-& gt；write_iter)返回new_sync_write(file，p，count，pos)；elsereturn-EINVAL；关键代码在这里:

如果(文件-& gt；f _ op-& gt；写)返回文件-& gt；f _ op-& gt；write(文件、p、计数、位置)；上面提到/dev/hello和file_operations之间的关系已经建立。所以这里其实是判断hello驱动中是否定义了写函数。如果有，调用hello驱动中的write函数。

所以按照上面的路径，应用程序中的write成功调用到hello驱动中的write函数。因为我们驱动中的hello_write和hello_read都返回0。因此，应用程序中的写入和读取也返回0。

ssize _ t hello _ write(struct file * f，const char __user *u，size_t s，loff _ t * l){ printk(KERN _ EMERG & # 34；hello _ write \ r \ n & # 34);返回0；} ssize _ t hello _ read(struct file * f，char __user *u，size_t s，loff _ t * l){ printk(KERN _ EMERG & # 34；hello _ read \ r \ n & # 34);返回0；}如果想让测试程序中的写和读返回非零值，只需要把驱动中的return 0改成任意值，自己测试就可以了。

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