一起撸linux内核20-字符设备构建消息队列(01)

囧囧妹 2022-03-10

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一、开篇

接上一节一起撸linux内核19-io多路复用之总结。我们前面说了字符设备、链表、同步和锁、IO多路复用，然后回到最初的目的，我们想构建一个消息队列用于用户态各个进程、线程间的通信。从这节开始，我之前也没有做过，所以可以一起来做。

二、构思

我们的构思大概是这样的，后面也可能会大幅度来调整，我们创建一个全局的设备类，该设备类下创建256个字符设备，每个字符设备我们绑定一个channel，channel下面可以放n个消息元素。

我们通过open来打开一个channel，read、write分别进行消息的读写，close关闭这个channel，poll用来让进程或者线程来监听消息的到达。至于ioctl我们是想调整channel内的消息优先级。

大致的一个思路就是这样子，可能在后面实现的过程中会有调整。

三、代码部分

我现在先把字符设备驱动的框架搭建起来，只定义了字符设备相关的数据，关于消息的数据还没有定义。

代码放到https://gitee.com/sunnyshare/linux-examplecode.git，因为gitee需要注册，github我这里网络不行，所以我打了个包放到了百度云盘，有需要的可以点击上方囧囧妹进行关注回复“msg”来获取。

这里只说几个函数吧。

/** @brief msg_init
 *      模块初始化函数
 * @param  
 * @param  
 * @return  0-成功；其它错误码
 * @discri  
 * @note  
 */
static int __init msg_init(void){
  u32 ret = 0;
  
  //申请一个全局chan
  pcalloc(get_globalchan(chan), sizeof(chan_st), chan_st);
  //申请一个字符设备
  ret = alloc_chrdev_region(&get_globalchan(chan)->devno, 0, CHANNEL_MAX, CHANNEL_NAME);
  if(ret != 0){ pfree(get_globalchan(chan)); get_globalchan(chan) = nil; return ret; } //释放pchan


  do{
    //初始化
    cdev_init(&(get_globalchan(chan)->cdev), &chan_fops);
        
    //添加到内核
    ret = cdev_add(&(get_globalchan(chan)->cdev), get_globalchan(chan)->devno, CHANNEL_MAX);
    if(ret < 0){ cdev_del(&(get_globalchan(chan)->cdev)); break; }


    get_globalchan(chan)->dev_class = class_create(THIS_MODULE, CHANNEL_NAME);
    if(IS_ERR(get_globalchan(chan)->dev_class)){
      kernel_print(KERN_ERR "Unable create sysfs class for demo\n");
      ret = PTR_ERR(get_globalchan(chan)->dev_class);
      break;
    }
    //将所有字符设备创建出来
    chan_create();
    return 0;
  }while(0);


  unregister_chrdev_region(get_globalchan(chan)->devno, CHANNEL_MAX); 
  pfree(get_globalchan(chan));
  get_globalchan(chan) = nil;


  return -1;
}

模块注册函数就是我们按着之前字符设备的步骤来进行申请和注册。这里我们还通过class_create来创建了一个设备类，主要用于我们在驱动内部就在用户态创建好我们需要的256个字符设备，无需再通过指令mknod dev/chan_0 c 238 0 来创建。

创建设备的函数如下：

/** @brief chan_create
 *      创建字符设备
 * @param  
 * @param  
 * @return  0-成功；其它错误码
 * @discri  
 * @note  
 */
static int chan_create(void){
  u32 i = 0;


  //分配所有通道
  get_globalchan(chan)->chan_count = CHANNEL_MAX;
  pcalloc(get_globalchan(chan)->chan_item,   \
      get_globalchan(chan)->chan_count * sizeof(chan_item_st),   \
      chan_item_st);


  for_zero_travel(i, CHANNEL_MAX){
    //创建设备节点
    get_globalchan(chan)->chan_item[i].devno = MKDEV(MAJOR(get_globalchan(chan)->devno), i);
    get_globalchan(chan)->chan_item[i].minor = i;
    device_create(get_globalchan(chan)->dev_class, nil, \
            get_globalchan(chan)->chan_item[i].devno, \
            nil, "%s_%d", CHANNEL_NAME, i);
  }


  return 0;
}

目前主要完成的就是这两个函数，其它就是模块卸载，一些释放操作等，具体可以看源码。

四、编译运行

make后直接insmod查看/dev/下是否有256个chan_x文件。

卸载rmmod msg后查看/dev/下的chan_x文件是否还存在。

今天先到这，明早继续。

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