cdev_alloc() 与 cdev_init()

Posted 2023-03-29

【中文标题】cdev_alloc() 与 cdev_init()

【英文标题】：cdev_alloc() vs cdev_init()

【发布时间】：2021-12-28 10:33:07

【问题描述】：

在 Linux 内核模块中，在创建 struct cdev 时可以采用两种不同的方法，如 this site 和 this answer 中所建议的那样：

第一种方法，cdev_alloc()

struct cdev *my_dev;
...
static int __init example_module_init(void) 
    ...
    my_dev = cdev_alloc();
    if (my_dev != NULL) 
            my_dev->ops = &my_fops;  /* The file_operations structure */
            my_dev->owner = THIS_MODULE;
        
        else
                ...

第二种方法，cdev_init()

static struct cdev my_cdev;
...
static int __init example_module_init(void) 
        ...
        cdev_init(&my_cdev, my_fops);
        my_cdev.owner = THIS_MODULE;
        ...

（假设my_fops 是一个指向已初始化struct file_operations 的指针）。

第一种方法是否已弃用或仍在使用？ cdev_init() 是否也可以在第一种方法中与cdev_alloc() 一起使用？如果没有，为什么？

第二个问题也在linked answer的评论中。

【问题讨论】：

如果您在由cdev_alloc() 分配的struct cdev 上调用cdev_init()，您将在内核日志上打印出令人讨厌的错误消息。 cdev_put() 也不会释放cdev_alloc() 分配的内存。

@IanAbbott 好的，但是为什么我会收到该错误消息？在使用cdev_alloc 创建的结构上无法完成的cdev_init 是什么？那么，也许你的意思不是cdev_put，而是cdev_del。

@BowPark：编辑后，在您的第一个 sn-p 中，cdev_alloc 似乎在任何函数的外部调用。这在 C 语言中是被禁止的（与 C++ 不同）。在example_module_init 内部调用cdev_alloc 看起来更合理。

您会收到错误消息，告诉您您做错了什么。 cdev_alloc() 已经部分初始化了struct cdev（但没有像cdev_init() 那样设置文件操作）。在同一个struct cdev 上调用cdev_init() 会破坏cdev_alloc() 精心设置的一些东西。

是的，我的意思是 cdev_del() 不是 cdev_put()（cdev_put() 和 cdev_get() 存在，但仅用于“fs/char_dev.c”，不会导出。）

【参考方案1】：

他们做不同的事情。偏好通常是 - 在不需要时不使用动态分配，并尽可能在堆栈上分配。

cdev_alloc()动态分配my_dev，所以cdev_del()时会调用kfree(pointer)。

cdev_init() 不会释放指针。

最重要的是，my_cdev 结构的生命周期不同。在 cdev_init() 情况下，struct cdev my_cdev 绑定到包含词法范围，而 cdev_alloc() 返回动态分配指针，直到 free-d 为止有效。

【讨论】：

"并尽可能在堆栈上分配。" - 我很难想象 cdev 结构会被分配到堆栈上。字符设备在一个函数中创建（例如 init）并在 另一个 中销毁（例如 exit）；在调用这些函数之间，用户可以访问设备。所以，如果不是动态分配的，cdev 结构通常是一个全局变量或者一个静态变量。

@Tsyvarev 感谢您的考虑。我编辑了这个问题以给出一个更精确的例子。事实上，在第二种情况下，struct cdev 是static。

@KamilCuk IIUC，最好使用cdev_init。如果我只有一个设备，如果它的内存区域没有用cdev_del 释放真的有问题吗？您没有解决第二个问题：cdev_init() 也可以与cdev_alloc() 一起使用吗？如果不是，为什么？

【参考方案2】：

cdev_init() 也可以用在第一种方法中吗，cdev_alloc()？

不，cdev_init 不应用于分配有cdev_alloc 的字符设备。

在某种程度上，cdev_alloc 等价于kmalloc 加上cdev_init。因此，为使用cdev_alloc 创建的字符设备调用cdev_init 毫无意义。

此外，分配有cdev_alloc 的字符设备包含一个提示，当不再使用该设备时应该解除分配。为该设备调用cdev_init 将清除该提示，因此您将得到内存泄漏。

---

cdev_init 和 cdev_alloc 之间的选择取决于您希望字符设备具有的使用寿命。

通常，人们希望字符设备的生命周期与 模块 的生命周期相同。在这种情况下：

定义struct cdev 类型的静态或全局变量。 使用cdev_init在模块的init函数中创建字符设备。 使用cdev_del在模块的exit函数中销毁字符设备。 确保字符设备的文件操作将.owner 字段设置为THIS_MODULE。

在复杂的情况下，希望在模块初始化后的特定点创建字符设备。例如。模块可以为某些硬件提供驱动程序，并且字符设备应该与该硬件绑定。在这种情况下，无法在模块的 init 函数中创建字符设备（因为尚未检测到硬件），更重要的是，无法在模块的 exit 函数中销毁字符设备。在这种情况下：

在结构中定义一个字段，描述硬件，指针类型为struct cdev*。 在创建（探测）硬件的函数中使用cdev_alloc 创建字符设备。 在销毁（断开）硬件的函数中使用cdev_del销毁字符设备。

在第一种情况下，cdev_del 被调用，此时字符设备用户未使用。这个保证是由THIS_MODULE在文件操作中提供的：如果一个字符设备对应的文件被用户打开，一个模块是不能被卸载的。

在第二种情况下，没有这样的保证（因为cdev_del 在模块的退出函数中被调用）。因此，当cdev_del 返回时，字符设备仍可被用户使用。这里cdev_alloc 真的很重要：字符设备的deallocation 将被deferred 直到用户关闭与字符设备关联的所有文件描述符。没有cdev_alloc就无法获得这样的行为。

【讨论】：

这很清楚，谢谢，但现在我对什么是最好的方法感到困惑。我的情况很简单，只有一个设备，一个次要号码。 cdev_alloc（以及动态分配）更可取吗？

我已经更新了关于cdev_init 和cdev_alloc 用例的答案。