inode、file以及container_of

回顧LDD3的第一個character device範例，其實感覺裡面一次給出了太多東西，會令人暈頭轉向，其實在宋寶華的書中給出一個比較簡單的範例

• LDD3一次配置多個device，對多個device視為同一類，使用同一個module
• 宋寶華一開始只有一個device，只給定一個module

兩者之間的差異決定的對程式展現的方式，其中以container_of這個macro最為經典，建議先看完宋寶華的範例，再瀏覽LDD3的範例，可以知道這個macro的關鍵性作用


LDD3展示了，一個module可以同時為同一類的裝置提供驅動程式，讓device(裝置)與operations(操作)，可以結合，同時可以分開，一個module提供多個裝置，相同的操作，其中隱含了物件或者說ADT(abstract data type)的概念，這個在driver開方上很重要，udev更是把這種概念發揚光大

inode跟file兩個重要的結構提供了不同的作用，inode大多存在於kernel space，file則是user/kernel space都有(使用者一般操作file)，同時也是支撐VFS (virtual file system)的兩個重要結構

• file結構有兩個重要成員，一個是file_operations，也就是操作file的functions，另外一個是private_data指標，通常module會將對應的device資料的記憶體位置交給private_data
• inode則擁有i_cdev或者i_bdev，分別表示character device或者block device這兩個指標，雖然一般開發者會重新包裝自己的結構，將struct cdev包裝起來，以支援定義的驅動程式，如LDD3範例

struct scull_dev {
struct scull_qset *data;  /* Pointer to first quantum set */
int quantum;              /* the current quantum size */
int qset;                 /* the current array size */
unsigned long size;       /* amount of data stored here */
unsigned int access_key;  /* used by sculluid and scullpriv */
struct semaphore sem;     /* mutual exclusion semaphore     */
struct cdev cdev;  /* Char device structure */
};

struct scull_dev *scull_devices; /* allocated in scull_init_module */
最後一個scull_devices表示一堆同類的devices

有了以上的瞭解之後來看open、read函數
static int open(struct inode *inode,struct file *filp){
...
}


static ssize_t read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos){
...
}

在LDD3的範例在init函數配置好了所有的scull dev(因為不只一個device)，但是在open函數的時候要如何找到對應的scull_devices中的哪一個?因為我們想把他assign給file.private_data方便以後給read函數使用
一般而言，由於inode包含了cdev這個變數，我們知道cdev來自於scull_dev裡面，所以會想藉此找出scull_dev，裡面包含了如何計算cdev應該在scull_dev內的位移，配合位移，藉由調整記憶體的address，我們就可以找到scull_dev了，而此時container_of就可以幫我們忙

struct scull_dev *dev; /* device information */


dev = container_of(inode->i_cdev, struct scull_dev, cdev);
filp->private_data = dev; /* for other methods */
constainer_of這個macro會自動完成計算位移以及轉型的動作，將目前打開的device所指向的scull_dev變數找出來。也就是只有scull_device.cdev結構成員，卻可以找到scull_dev的結構變數。做了那麼多工作，就是為了把scull_device配置給filp->private_data，後面read函數就可以應用她了

如果今天只有一個device，那麼其實也不用那麼麻煩，就如宋寶華的範例，直接將struct scull_dev onlyone設定為global變數，然後直接在open函數的時候assign給filp->private_data即可


由上面可以了解到，LDD3在一個範例內展示了

• VFS這樣的抽象操作需要file以及inode配合
• scull這個module可以同時支援多個一樣的裝置
• 如何註冊character device，以及要注意的事項
• 如何實作file operations
• 隱含在Linux Device Driver中分層以及分工的架構
• ...

不細看還真的很難體驗這個module竟然有如此多的東西，也感嘆這章節竟然寫得如是簡單/簡潔，真的不知道LDD3的作者是故意的還是假設讀者的Linux背景很夠

如果有興趣了解container_of到底如何運作，可以參考參考資料連結

參考資料:
http://space.itpub.net/14805538/viewspace-445624
http://tw.myblog.yahoo.com/hughes-blog/article?mid=88&prev=-1&next=87