【内核驱动基础】主设备号与次设备号

目录

一、主次设备号的定义

二、设备号常用宏

三、设备号的分配与释放

3.1 动态分配与释放

3.2 静态分配与释放

参考资料

一、主次设备号的定义

在 Linux 里，/dev/xxx这种设备文件本质上是一个特殊文件（inode），里面最关键的“身份信息”就是一个设备号 dev_t(本质上是一个整型编码，是一个32位的数据类型，高12位为主设备号，低20位为次设备号)：

• 主设备号（major）：告诉内核“应该找哪个驱动/哪个字符设备类（或者块设备类）来处理这个打开请求”
• 次设备号（minor）：告诉驱动“同一个驱动下的哪一个具体实例/通道/端口/逻辑设备”

该类型的定义是在include/linux/types.h文件中：

当用户态做：

fd = open("/dev/xxx", O_RDWR);

VFS 在解析到这是字符设备/块设备文件后，会拿到这个 inode 里保存的dev_t，拆出 major/minor，然后去内核里找到对应的cdev（字符设备）或 bdev（块设备），把这次open转交给对应的file_operations。

在自己的设备中，我们可以输入：

ls -l /dev/xxx0

来查看设备节点的主次设备号与设备类型

使用下述指令，可以查看系统当前注册的主设备号：

cat /proc/devices

二、设备号常用宏

在include/linux/kdev_t.h包含了一些设备号相关的常见宏：

• MAJOR(dev_t)/MINOR(dev_t)：拆出主/次设备号
• MKDEV(major, minor)：把主/次设备号合成一个dev_t

三、设备号的分配与释放

设备号分配的本质是：向内核申请一个设备号区间（一个 major + 若干连续 minor），并在退出时把这段区间归还。

设备号分配与释放的函数在头文件include/linux/fs.h这里声明了：

• alloc_chrdev_region()

• register_chrdev_region()

• unregister_chrdev_region()

  并且注释里直接标明来源：/* fs/char_dev.c */，还定义了动态 major 的范围常量（CHRDEV_MAJOR_*）。

3.1 动态分配与释放

动态分配：alloc_chrdev_region()/ 释放：unregister_chrdev_region()，函数原型如下（声明位置：include/linux/fs.h）

int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name); void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count);

实现位置（代码：fs/char_dev.c）

• alloc_chrdev_region()传入major==0的语义，要求内核在“动态主设备号范围”内找一个未占用 major，并把baseminor..baseminor+count-1这段 minor 区间登记进去；成功后通过dev返回起始dev_t（即major:baseminor）。
• unregister_chrdev_region()反向把这段区间从内部表里摘掉并释放（若跨 major，会按段循环处理）。

3.2 静态分配与释放

静态分配：register_chrdev_region()/ 释放：unregister_chrdev_region()

函数原型（声明位置：include/linux/fs.h）

int register_chrdev_region(dev_t from,unsigned count,constchar *name); void unregister_chrdev_region(dev_t from,unsigned count);

实现位置（代码：fs/char_dev.c）

• register_chrdev_region()由调用者给出from = MKDEV(major, first_minor)，内核只做两件关键事：
  1. 检查该 major/minor 区间是否与已登记区间重叠（冲突则失败）；
  2. 将这段区间登记为已占用（必要时同样按 major 分段处理）。
• 释放仍统一使用unregister_chrdev_region()（同上，按段撤销登记）。

参考资料

• 野火字符设备驱动
• Linux设备驱动程序（第三版）