LDD3源碼分析之llseek分析

LDD3源碼分析之llseek分析

編譯環境：Ubuntu 10.10

內核版本：2.6.32-38-generic-pae

LDD3源碼路徑：examples/scull/main.c

 

本文分析LDD3第6章的llseek函數。

1、用戶空間的lseek函數

要理解驅動中llseek函數的實現，必須先清楚對應的用戶空間中lseek函數的用法，lseek函數函數原型以下：

 
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
第一個參數fd是要操做的文件描述符。

第二個參數指定文件操做指針的偏移量。注意，文件的讀和寫使用的是同一個文件操做指針。

第三個參數指定移動文件操做指針的參考點。這個參數一般取值爲如下宏：

SEEK_SET：表示相對文件起始位置。

SEEK_CUR：表示相對文件操做指針當前位置。

SEEK_END：表示相對文件結束位置。

下面先來看一個用戶空間測試程序llseek_test.c的實現，這個程序用來測試scull的定位功能，其代碼以下：

 
 1#include <stdio.h>
 2#include <unistd.h>
 3#include <fcntl.h>
 4#include <string.h>
 5#include <sys/types.h>
 6#include <sys/stat.h>
 7
 8#define BUF_SIZE 50
 9#define DEVICE_FILE "/dev/scull"
10
11int main(int argc, char *argv[])
12{
13    int fd;
14    int num;
15    char buf[BUF_SIZE];
16
17    fd = open(DEVICE_FILE, O_RDWR);
18    if(fd < 0)
19    {
20        printf("open scull error!\n");
21        return -1;
22    }
23
24    memset(buf, 0, BUF_SIZE);
25    num = read(fd, buf, BUF_SIZE);
26    buf[num] = 0;
27    printf("%s\n", buf);
28
29    lseek(fd, 2, SEEK_SET);
30    write(fd, "aa", 2);
31    num = read(fd, buf, BUF_SIZE);
32    buf[num] = 0;
33    printf("%s\n", buf);
34
35    lseek(fd, 2, SEEK_SET);
36    num = read(fd, buf, BUF_SIZE);
37    buf[num] = 0;
38    printf("%s\n", buf);
39
40    lseek(fd, 0, SEEK_SET);
41    lseek(fd, 2, SEEK_CUR);
42    num = read(fd, buf, BUF_SIZE);
43    buf[num] = 0;
44    printf("%s\n", buf);
45
46    lseek(fd, 0, SEEK_SET);
47    lseek(fd, 0, SEEK_END);
48    memset(buf, 0, BUF_SIZE);
49    printf("read return value is %d.\n", read(fd, buf, BUF_SIZE));
50
51    return 0;
52}
這個程序很簡單，主要關注一下lseek函數是怎樣移動文件操做指針的。

第29行，使用SEEK_SET宏，將文件操做指針移動到文件起始位置加上2個字節處。

第30行，寫入兩個字符’a’。

第41行，使用SEEK_CUR宏，將文件操做指針移動到文件操做指針當前位置加上2個字節處。

第47行，使用SEEK_END宏，將文件操做指針移動到文件結束處。

第49行，打印read的返回值，當文件操做指針在文件結束處時，read返回0。

下圖是使用llseek_test測試scull設備的定位功能的過程：

這裏須要說明的一點是，從上面的輸出信息能夠看出，對文件的read和write操做使用的是同一個文件操做指針。

2、驅動程序中llseek函數的實現

用戶空間的lseek函數的定位功能在驅動程序中是由llseek函數實現的。注意，要完成對文件的定位操做，還須要read、write函數的配合，讀寫完成後必須更新文件操做指針位置。

即便驅動程序中沒有實現llseek函數，有某些狀況下，設備也是能夠完成定位操做的，內核經過修改filp->f_pos來執行定位，filp->f_pos是文件的當前讀寫位置。可是，若是定位操做須要涉及設備的物理操做，就必須實現llseek函數了。scull設備的llseek函數代碼以下：

 
523loff_t scull_llseek(struct file *filp, loff_t off, int whence)
524{
525    struct scull_dev *dev = filp->private_data;
526    loff_t newpos;
527
528    switch(whence) {
529      case 0: /* SEEK_SET */
530        newpos = off;
531        break;
532
533      case 1: /* SEEK_CUR */
534        newpos = filp->f_pos + off;
535        break;
536
537      case 2: /* SEEK_END */
538        newpos = dev->size + off;
539        break;
540
541      default: /* can't happen */
542        return -EINVAL;
543    }
544    if (newpos < 0) return -EINVAL;
545    filp->f_pos = newpos;
546    return newpos;
547}
這裏惟一與設備相關的操做就是第538行，取得設備文件的大小。同時，咱們在前面的文章中分析過，scull的read和write函數讀寫文件後，老是更新文件操做指針的位置，定位功能須要llseek與read、write的配合。

對於某些設備文件來講，定位功能是沒有意義的，例如鍵盤。對於這些設備，咱們不能簡單地不實現llseek函數，由於默認方法是容許經過filp->f_pos定位的。咱們應該在咱們的open函數中調用nonseekable_open，通知內核設備不支持llseek。該函數的函數原型以下：

 
int nonseekable_open(struct inode *inode; struct file *filp);

另外，爲完整起見，咱們還應該將file_operations結構中的llseek方法設置爲特殊的輔助函數no_llseek。