Linux驱动|你确定你真的搞懂字符设备号的管理?

一、Linux内核字符设备号

每一个字符设备都需要设备号，Linux内核通过字符设备号来区分设备的唯一标识。

设备号：由 主设备号(major) + 次设备号(minor) 组成。

• 主设备号：关联到具体的驱动程序（如 1 对应 mem，5 对应 tty）。
• 次设备号：区分同一驱动管理的多个设备。

操作依赖设备号，以下是常用的设备号操作函数（配套使用）：

宏定义位于内核文件

@include/linux/kdev_t.h7#define MINORBITS   208#define MINORMASK   ((1U << MINORBITS) - 1)910#define MAJOR(dev)  ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))11#define MINOR(dev)  ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))12#define MKDEV(ma,mi)    (((ma) << MINORBITS) | (mi))

主次设备号内存组成如下：

Linux内核提供的主要注册字符设备函数：register_chrdev()、register_chrdev_region()。

二、 Linux内核字符设备号管理规则

Linux内核字符设备号管理规则：

1. 数组**chrdevs[CHRDEV_MAJOR_HASH_SIZE]**维护所有的字符设备主次设备号；
2. 主设备号值区间[0 512]，数组下标与主设备号值关系：小于255的主设备号值等于下标，大于254小于512的主设备号对255取余后的值等于小标(比如主设备号251和506共用同一个下标)；
3. 每一个主设备号(251和506虽然公用同一个数组下标，但是各自对应2^20个次设备号)对应的次设备号区间[0-1048575]；
4. 次设备号可以分块申请，块内次设备号必须连续，各个块之间的次设备号不能重叠，每一块次设备号由结构体struct char_device_struct表示，按照次设备号从小到大顺序，通过链表将各个次设备号块连接起来；

三、实例代码验证

为方便验证代码，彭老师从内核中将字符设备号申请注册的核心代码单独拎出来，去掉一些内核特定函数，

这样我们可以脱离内核进行测试:

四、测试

我们通过一组实例讲解字符设备号的分配：

 register_chrdev_region(MKDEV(251,0),3,"cdev1");  /* 1 */ register_chrdev_region(MKDEV(251,3),4,"cdev2");  /* 2 */ register_chrdev_region(MKDEV(506,0),3,"cdev3");  /* 3 */ register_chrdev_region(MKDEV(506,3),4,"cdev4");  /* 4 */ register_chrdev(234,"cdevA");  /* 5 */ register_chrdev(489,"cdevB");  /* 6 */

1. 申请字符设备：chardev1，主设备号：251，次设备号基值：0、个数3、区间：[0-2]；
2. 申请字符设备：chardev2，主设备号：251，次设备号基值：3、个数4、区间：[3-6]；
3. 申请字符设备：chardev3，主设备号：506，次设备号基值：0、个数3、区间：[0-2]；
4. 申请字符设备：chardev4，主设备号：506，次设备号基值：3、个数4、区间：[3-6]；
5. 申请字符设备：chardevA，主设备号：234，次设备号区间：[0-255]；
6. 申请字符设备：chardevB，主设备号：489，次设备号区间：[0-255]；

申请成功之后，节点信息如下：

如果此时我们要再申请字符设备cdev5：

 register_chrdev_region(MKDEV(506,4),4,"cdev5");

主设备号：506，次设备号基值：4、个数4、区间：[4-7]，

那么就会和字符设备cdev4冲突，从而申请失败。

五、代码获取

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