모듈은 등록될 때 디바이스 번호를 등록하고 이와 함께 file_operations 라는 구조체를 커널에 알려준다. file_operations는 include/linux/fs.h에 정의되어 있고 다음과 같다.
/*
* NOTE:
* read, write, poll, fsync, readv, writev can be called
* without the big kernel lock held in all filesystems.
*/
struct file_operations {
struct module *owner;
loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
ssize_t (*read) (struct file *, char *, size_t, loff_t *);
ssize_t (*write) (struct file *, const char *, size_t, loff_t *);
int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);
int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
int (*open) (struct inode *, struct file *);
int (*flush) (struct file *);
int (*release) (struct inode *, struct file *);
int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync);
int (*fasync) (int, struct file *, int);
int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
ssize_t (*readv) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t *);
ssize_t (*writev) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t *);
ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
}; |
모든 디바이스 드라이버는 사용자가 file_operations를 사용해 등록해준 표준화되어 있는 인터페이스 를 사용해 입/출력 등의 일을 하게된다. 유닉스에서는 디바이스나 네트웍이나 모두 하나의 파일 처럼 동작하도록 되어 있는데 이에 따른 함수들이 등록되어 있다. 예를 들어 디바이스로부터 읽기 동작을 원한다면 file_operations에 등록된 read 함수를 사용해 읽기를 한다.
file_operations는 모두 채울 필요는 없다. 필요하거나 지원되야하는 것을 채워 넣으면 된다. 그러나 범용적인 디바이스를 만든다면 되도록 모든 함수를 다 채워넣어 주는 것이 좋을 것이다.
그러나 file_operations에 존재하는 함수의 개수에 제약이 있으므로 디바이스에 대해 file_operations 외의 다른 기능 혹은 함수를 원하는 경우엔 ioctl을 사용한다. ioctl의 C 라이브러리 내의 정의는 다음과 같이 되어 있다.
#include <sys/ioctl.h> int ioctl(int d, int request, ...) |
ioctl 함수를 사용할 때 request란 숫자를 전달해 주는데 이 것이 ioctl에 의해 불리는 함수의 인덱스가 된다. 즉 ioctl로 불리는 함수는 switch 문과 같은 것을 이용해 request로 전달된 값을 비교해 해당 함수를 다시 호출해 주게 된다. 다음 소스는 하드 디스크의 시리얼 번호를 읽어 내는 기능을 하는 디바이스 드라이버를 만들어 본 것이다.
/* hddinfo.c */
#ifndef __KERNEL__
#define __KERNEL__
#endif
#ifndef MODULE
#define MODULE
#endif
#define __NO_VERSION__
#include <linux/module.h>
#include <linux/version.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/ide.h>
#include <asm/uaccess.h>
#define HDA 0x0300
#define HARDDISK HDA
char kernel_version[] = UTS_RELEASE;
static int hddinfo_open(struct inode *node, struct file *f)
{
return 0;
}
static int hddinfo_release(struct inode *node, struct file *f)
{
return 0;
}
static ssize_t hddinfo_read(struct file *f, char *buf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
{
return nbytes;
}
static ssize_t read_serial(char *dst)
{
ide_drive_t *drv;
drv = get_info_ptr(HARDDISK);
if (drv)
copy_to_user(dst, drv->id->serial_no, 20);
else
{
;//PDEBUG("HDDINFO : Cannot get the drive information\n");
return 0;
}
return 20;
}
int hddinfo_ioctl(struct inode *node, struct file *f, unsigned int ioctl_num, unsigned long ioctl_param)
{
switch (ioctl_num)
{
case 0 :
read_serial((char *)(ioctl_param));
break;
}
return 0;
}
struct file_operations Fops = {
NULL,
NULL,
hddinfo_read,
NULL,
NULL,
NULL,
hddinfo_ioctl,
NULL,
hddinfo_open,
NULL,
hddinfo_release
};
int init_module()
{
if (register_chrdev(212, "hddinfo", &Fops) < 0)
{
//PDEBUG("HDDINFO : Unable to register driver.\n");
return -EIO;
}
return 0;
}
void cleanup_module()
{
if (unregister_chrdev(212, "hddinfo") < 0)
;//PDEBUG("HDDINFO : Unable to unregister\n");
} |
hddinfo.c에서 정의된 file_operations는 read/ioctl/open/release 만을 사용한다. open과 release는 이 디바이스를 open/close할 때 불리므로 디바이스를 사용하기 전에 초기화 해야하거나 혹은 사용을 중지하기 전에 또 필요한 작업을 해야하는 경우 이 함수들에 필요한 기능을 넣으면 된다. hddinfo.c 에서는 open/close에 따른 작업을 할 필요가 없어 아무것도 넣지 않고 그냥 0을 리턴하는 기능을 넣어 예제로 올렸다. read를 사용해 하드디스크의 시리얼 번호를 읽도록 해도 되지만 여기선 ioctl의 사용을 보기위해 일부러 read에서 할 읽을 ioctl로 뽑아 만들어 봤다.
이 모듈의 사용은 아래와 같은 프로그램으로 동작 시킨다.
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
int fd;
char buf[256];
fd = open("/dev/hdd_info", O_RDWR);
if (fd < 0)
{
printf("Device open error.\n");
return -1;
}
ioctl(fd, 0, buf);
printf("buf : %s\n", buf);
close(fd);
return 0;
} |
test.c를 동작 시키기 전에 /dev/hdd_info를 만들어 줘야한다. 'mknod c 212 0 /dev/hdd_info'로 만들어 준다. 일반적으로 디바이스를 사용하기 위해 디바이스 파일을 사용해 디바이스를 open 한다. 여기에서 얻어지는 핸들을 사용해 디바이스에 읽고 쓰기 동작 등을 한 후 다 사용했으면 close로 사용을 중지해 준다. 이 절차가 전형 적인 절차에 해당한다.
test.c에서도 open 후 ioctl의 0번 함수를 호출해 hddinfo.c의 read_serial()을 불러 하드디스크의 시리얼 번호를 읽어온다. 하드디스크의 시리얼 번호는 커널 부팅할 때 이미 얻어진 하드디스크에 대한 정보를 갖고 있는 구조체에서 복사한다.