linuxfileoperation

A. linux下的虚拟文件系统究竟起到什么作用

要明白虚拟文件系统之前必须先搞清楚什么是文件。
狭义地说，“文件”是指“磁盘文件”，进而可以是有组织有次序地存储于任何介质（包括内存）中的一组信息。广义地说，凡是可以产生或消耗信息的都是文件。比方说设备文件、管道、套接字以及/proc目录下的特殊文件（实际上只存在于内存中），这些都是“文件”。磁盘文件只不过是个特例而已，你可以认为他是在磁盘设备上存储的、按照一定次序组织在一起的一组相关的信息。
上面这些是我从书上抄的，但我自己的看法是，计算机系统中所有内核向应用程序提供的信息输入输出接口都是文件。所以应用层看到的“文件”已经是被操作系统抽象过的一个输入输出接口。拿磁盘文件来说，对应用而言它看到的是一个个文件按照目录结构组织起来的一棵树，但实际上磁盘设备并不知道这么回事儿，它只认识磁头、柱面和扇区。从这个角度上来说，应用程序看到的文件本身就是虚拟的。所谓的对文件操作最终都要落实到磁盘设备对某些扇区的读写上，但这些都是内核处理的，应用程序是看不见这一切的。
知道了广义的文件系统定义之后就不难理解，作为一个通用操作系统，linux需要为用户程序提供一个统一的系统操作界面来完成对各种文件的访问。虚拟文件系VFS就是这么一个统一的、抽象的、虚拟的文件操作界面。你可以认为它是应用层与驱动层之间的一个中间层，对上提供一组标准的接口open/close/read/write/lseek，对下则又根据不同的文件类型调用不同的驱动程序提供的接口完成对具体设备的操作。这些操作通常是通过读写外设上（磁盘也是外设）的控制寄存器和存储区间来完成的。
不知道我这样解释你明白了没，要是还不明白可以看看我共享在网络知道上的《Linux内核源代码情景分析》，那里面有更详细的说明。

B. 什么是linux 平台驱动开发

在学习之前一直对驱动开发非常的陌生，感觉有点神秘。不知道驱动开发和普通的程序开发究竟有什么不同；它的基本框架又是什么样的；他的开发环境有什么特殊的地方；以及怎么写编写一个简单的字符设备驱动前编译加载，下面我就对这些问题一个一个的介绍。
一、驱动的基本框架
1． 那么究竟什么是驱动程序，它有什么用呢:
l 驱动是硬件设备与应用程序之间的一个中间软件层
l 它使得某个特定硬件能够响应一个定义良好的内部编程接口，同时完全隐蔽了设备的工作细节
l 用户通过一组与具体设备无关的标准化的调用来完成相应的操作
l 驱动程序的任务就是把这些标准化的系统调用映射到具体设备对于实际硬件的特定操作上
l 驱动程序是内核的一部分，可以使用中断、DMA等操作
l 驱动程序在用户态和内核态之间传递数据
2． Linux驱动的基本框架

3． Linux下设备驱动程序的一般可以分为以下三类
1) 字符设备
a) 所有能够象字节流一样访问的设备都通过字符设备来实现
b) 它们被映射为文件系统中的节点，通常在/dev/目录下面
c) 一般要包含open read write close等系统调用的实现
2) 块设备
d) 通常是指诸如磁盘、内存、Flash等可以容纳文件系统的存储设备。
e) 块设备也是通过文件系统来访问，与字符设备的区别是：内核管理数据的方式不同
f) 它允许象字符设备一样以字节流的方式来访问，也可一次传递任意多的字节。
3) 网络接口设备
g) 通常它指的是硬件设备，但有时也可能是一个软件设备(如回环接口loopback)，它们由内核中网络子系统驱动，负责发送和接收数据包。
h) 它们的数据传送往往不是面向流的，因此很难将它们映射到一个文件系统的节点上。

二、怎么搭建一个驱动的开发环境
因为驱动是要编译进内核,在启动内核时就会驱动此硬件设备；或者编译生成一个.o文件, 当应用程序需要时再动态加载进内核空间运行。因此编译任何一个驱动程序都要链接到内核的源码树。所以搭建环境的第一步当然是建内核源码树
1. 怎么建内核源码树
a) 首先看你的系统有没有源码树，在你的/lib/ moles目录下会有内核信息，比如我当前的系统里有两个版本：
#ls /lib/ moles
2.6.15-rc7 2.6.21-1.3194.fc7
查看其源码位置:
## ll /lib/moles/2.6.15-rc7/build
lrwxrwxrwx 1 root root 27 2008-04-28 19:19 /lib/moles/2.6.15-rc7/build -> /root/xkli/linux-2.6.15-rc7
发现build是一个链接文件，其所对应的目录就是源码树的目录。但现在这里目标目录已经是无效的了。所以得自己重新下载
b)下载并编译源码树
有很多网站上可以下载，但官方网址是：
http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/
下载完后当然就是解压编译了
# tar –xzvf linux-2.6.16.54.tar.gz
#cd linux-2.6.16.54
## make menuconfig (配置内核各选项,如果没有配置就无法下一步编译，这里可以不要改任何东西)
#make
…
如果编译没有出错。那么恭喜你。你的开发环境已经搭建好了
三、了解驱动的基本知识
1. 设备号
1) 什么是设备号呢？我们进系统根据现有的设备来讲解就清楚了：
#ls -l /dev/
crwxrwxrwx 1 root root 1, 3 2009-05-11 16:36 null
crw------- 1 root root 4, 0 2009-05-11 16:35 systty
crw-rw-rw- 1 root tty 5, 0 2009-05-11 16:36 tty
crw-rw---- 1 root tty 4, 0 2009-05-11 16:35 tty0
在日期前面的两个数（如第一列就是1,3）就是表示的设备号，第一个是主设备号，第二个是从设备号
2) 设备号有什么用呢？
l 传统上, 主编号标识设备相连的驱动. 例如, /dev/null 和 /dev/zero 都由驱动 1 来管理, 而虚拟控制台和串口终端都由驱动 4 管理
l 次编号被内核用来决定引用哪个设备. 依据你的驱动是如何编写的自己区别
3) 设备号结构类型以及申请方式
l 在内核中, dev_t 类型(在 中定义)用来持有设备编号, 对于 2.6.0 内核, dev_t 是 32 位的量, 12 位用作主编号, 20 位用作次编号.
l 能获得一个 dev_t 的主或者次编号方式：
MAJOR(dev_t dev); //主要

MINOR(dev_t dev);//次要
l 但是如果你有主次编号, 需要将其转换为一个 dev_t, 使用: MKDEV(int major, int minor);
4) 怎么在程序中分配和释放设备号
在建立一个字符驱动时需要做的第一件事是获取一个或多个设备编号来使用. 可以达到此功能的函数有两个：
l 一个是你自己事先知道设备号的
register_chrdev_region, 在 中声明:
int register_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count, char *name);
first 是你要分配的起始设备编号. first 的次编号部分常常是 0,count 是你请求的连续设备编号的总数. name 是应当连接到这个编号范围的设备的名子; 它会出现在 /proc/devices 和 sysfs 中.
l 第二个是动态动态分配设备编号
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned int firstminor, unsigned int count, char *name);
使用这个函数, dev 是一个只输出的参数, 它在函数成功完成时持有你的分配范围的第一个数. fisetminor 应当是请求的第一个要用的次编号; 它常常是 0. count 和 name 参数如同给 request_chrdev_region 的一样.
5) 设备编号的释放使用
不管你是采用哪些方式分配的设备号。使用之后肯定是要释放的，其方式如下：
void unregister_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count);
6)
2. 驱动程序的二个最重要数据结构
1) file_operation
倒如字符设备scull的一般定义如下：
struct file_operations scull_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.llseek = scull_llseek,
.read = scull_read,
.write = scull_write,
.ioctl = scull_ioctl,
.open = scull_open,
.release = scull_release,
};

file_operation也称为设备驱动程序接口
定义在 , 是一个函数指针的集合. 每个打开文件(内部用一个 file 结构来代表)与它自身的函数集合相关连( 通过包含一个称为 f_op 的成员, 它指向一个 file_operations 结构). 这些操作大部分负责实现系统调用, 因此, 命名为 open, read, 等等
2) File
定义位于include/fs.h
struct file结构与驱动相关的成员
l mode_t f_mode 标识文件的读写权限
l loff_t f_pos 当前读写位置
l unsigned int_f_flag 文件标志，主要进行阻塞/非阻塞型操作时检查
l struct file_operation * f_op 文件操作的结构指针
l void * private_data 驱动程序一般将它指向已经分配的数据
l struct dentry* f_dentry 文件对应的目录项结构
3. 字符设备注册
1) 内核在内部使用类型 struct cdev 的结构来代表字符设备. 在内核调用你的设备操作前, 必须编写分配并注册一个或几个这些结构. 有 2 种方法来分配和初始化一个这些结构.
l 如果你想在运行时获得一个独立的 cdev 结构,可以这样使用:
struct cdev *my_cdev = cdev_alloc();
my_cdev->ops = &my_fops;
l 如果想将 cdev 结构嵌入一个你自己的设备特定的结构; 你应当初始化你已经分配的结构, 使用:
void cdev_init(struct cdev *cdev, struct file_operations *fops);

2) 一旦 cdev 结构建立, 最后的步骤是把它告诉内核, 调用:
int cdev_add(struct cdev *dev, dev_t num, unsigned int count);
说明：dev 是 cdev 结构, num 是这个设备响应的第一个设备号, count 是应当关联到设备的设备号的数目. 常常 count 是 1, 但是有多个设备号对应于一个特定的设备的情形.
3) 为从系统去除一个字符设备, 调用:
void cdev_del(struct cdev *dev);
4. open 和 release

C. linux 内核 头文件 (.h)中很多类似 struct file_operations; struct inode; struct mole;什么意思

这个应该是内核中已经定义好了的结构名称了：
struct file_operations是一个字符设备把驱动的操作和设备号联系在一起的纽带，是一系列指针的集合，每个被打开的文件都对应于一系列的操作，这就是file_operations,用来执行一系列的系统调用。
struct file代表一个打开的文件，在执行file_operation中的open操作时被创建，这里需要注意的是与用户空间inode指针的区别，一个在内核，而file指针在用户空间，由c库来定义。

struct inode被内核用来代表一个文件，注意和struct file的区别，struct inode一个是代表文件，struct file一个是代表打开的文件。
楼主如果对Linux系统感兴趣，想学习更多Linux系统知识，可以网络《Linux就该这么学》，不错的一本Linux系统入门教程。

D. linux驱动 file_operations 中int (*open) (struct inode *, struct file *);这句话open是函数指针，

这是在定义函数指针，只需要形式参数个数，类型以及返回值类型就可以决定函数指针的类型，至于形参的名字，无论叫什么都是没有影响的，因此不必要写出形参的名字。
你可以写xx，不过也会被忽略。

E. linux的很多platform_driver 里没有 file_operations，该如何使用

一般你去找，都会有的，只是你没有深入去看代码可以。file的操作不一定在init里面

F. Linux中修改文件权限是说Operation not permitted

原因：带有i属性的文件是不能修改的。

1、首先执行chmod 777 /etc/sysctl.conf时会报出错误：chmod: changing permissions of '/etc/sysctl.conf': Operation not permitted。