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外观

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在 Linux 系统中，所有硬件设备都会被当作文件来管理。这些设备对应的特殊文件叫做设备节点，都存放在 /dev 文件夹里。它们的作用就像桥梁：一边连接着系统内部识别的硬件设备，另一边让应用程序能像操作普通文件一样读写设备数据。

一、SYSFS 文件系统 ​

从 Linux 2.6 版本开始，内核引入了一个叫 sysfs 的系统，它默认挂载在 /sys 目录下。这其实是一个存在内存里的文件系统，和 /proc 类似。它的主要作用是让内核和应用程序能方便地交换信息。

内核会通过 sysfs 把一些内部参数"暴露"出来。每个被暴露的参数在 /sys 目录里都会对应一个文件。

二、自动创建设备文件的工具 ​

1. devtmpfs 这是 Linux 系统启动时自动创建设备文件的工具。开机时，系统会把 devtmpfs 挂载到 /dev 目录下，自动生成所有硬件设备对应的设备文件。

2. udev udev 是设备管理的"智能管家"。系统运行时，只要硬件插入或拔出，udev 就会收到通知，自动创建/删除对应的设备文件。

3. mdev mdev 是轻量级的设备管理工具（常用于嵌入式设备）。它在系统启动时创建设备文件，也能在硬件插拔时执行用户脚本。

总结区别

  • devtmpfs：开机时快速生成基础设备文件，由内核直接管理。
  • udev：功能强大，实时管理硬件变化，适合复杂系统。
  • mdev：轻量简单，适合资源有限的设备（如路由器），但功能较少。

三、手动创建设备节点 ​

使用 mknod 命令手动创建设备节点的语法如下：

bash
mknod 设备名称 类型 主编号 次编号

参数说明：

  • 设备名称：你想创建的节点文件名（如 /dev/device_test）
  • 类型：用 b（块设备）、c（字符设备）或 p（管道）表示设备类型
  • 主编号：设备的主识别号
  • 次编号：设备的次级识别号

例如：

bash
mknod /dev/device_test c 511 0

四、自动创建设备节点 ​

设备文件的自动创建主要由 udev 或 mdev 机制完成，系统通常会自动处理。

具体过程分两步：

  1. 驱动程序先在系统中注册设备类别（这会在 /sys/class 文件夹里生成一个类别标识）
  2. 接着驱动程序创建具体设备信息。当驱动加载时，udev 会立刻感知到这个动作。

1、创建类 ​

① class_create(...) 函数

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该函数用于在 Linux 内核中动态创建设备类。参数说明：

  • owner：指向模块的指针，通常填 THIS_MODULE
  • name：设备类的名称字符串（如 "my_device"）

② class_destroy(...) 函数

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2、创建设备 ​

③ device_create(...) 函数

c
device_create(struct class *cls, struct device *parent, dev_t devt,
              void *drvdata, const char *fmt, ...);

用来在 class 类中下创建一个设备属性文件，udev 会自动识别从而进行设备节点的创建。

参数含义：

  • cls：指定所要创建的设备所从属的类
  • parent：指定该设备的父设备，如果没有就指定为 NULL
  • devt：指定创建设备的设备号
  • drvdata：被添加到该设备回调的数据，没有则指定为 NULL
  • fmt：添加到系统的设备节点名称

④ device_destroy(...) 函数

c
void device_destroy(struct class *cls, dev_t devt);

用来删除 class 类中的设备属性文件。

五、实验代码 ​

源代码下载

bash
git clone git@gitee.com:yangxuesong314/linux-driver.git
  • 代码位于：linux-driver/05.字符设备驱动模型/03.创建设备节点实验
c
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/cdev.h>

static dev_t dev_num;
static struct cdev cdev_test;
static struct file_operations cdev_fops_test = {
    .owner = THIS_MODULE,
};
static struct class *class_test;

static int __init chrdev_fops_init(void)
{
    int ret;
    int major, minor;
    ret = alloc_chrdev_region(&dev_num, 0, 1, "chrdev_name");
    if (ret < 0) {
        printk("alloc_chrdev_region is error \n");
    }
    printk("alloc_chrdev_region is ok \n");
    major = MAJOR(dev_num);
    minor = MINOR(dev_num);
    printk("major is %d\n",major);
    printk("minor is %d\n",minor);
    cdev_init(&cdev_test, &cdev_fops_test);
    cdev_test.owner = THIS_MODULE;
    ret = cdev_add(&cdev_test, dev_num, 1);
    if (ret < 0) {
         printk("cdev_add is error \n");
    }
    printk("cdev_add is ok \n");
    class_test = class_create(THIS_MODULE, "class_test");
    device_create(class_test, NULL, dev_num, NULL, "device_test");
    return 0;
}

static void __exit chrdev_fops_exit(void)
{
    cdev_del(&cdev_test);
    unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
    device_destroy(class_test, dev_num);
    class_destroy(class_test);
    printk("module exit \n");
}

module_init(chrdev_fops_init);
module_exit(chrdev_fops_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");

六、实验运行结果 ​

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