Linux系统管理：内核等待队列机制介绍2
flag = 0;wp = rp = buf;
result = register_chrdev（ 54,"buf",&buf_fops ）；
if （ result < 0 ） {
printk（ "buf: cannot get major 54 " ）；
return result;
}
return 0;
init_buf（） 做的事就是去注册一个 character device driver.在注册一个 character device driver 之前，必须要先准备一个型别为 file_operations 结构的变量，file_operations 里包含了一些 function pointer.driver 的作者必须自己写这些 function.并将 function address 放到这个结构里。如此一来，当 user 去读取这个 device 时，kernel 才有办法去呼叫对应这个 driver 的 function.其实，简要来讲。character device driver 就是这么一个 file_operations 结构的变量。file_operations 定义在 这个档案里。它的 prototype 在 kernel 2.2.1 与以前的版本有些微的差异，这点是需要注意的地方。
register_chrdev（） 看名字就大概知道是要注册 character device driver.第一个参数是此 device 的 major number.第二个是它的名字。名字你可以随便取。第三个的参数就是一个 file_operations 变量的地址。init_module（） 必须要传回 0,module 才会被加载。
在 cleanup_module（） 的部分，我们也是只呼叫 buf_clean（） 而已。它做的事是 unregister 的动作。
if （ unregister_chrdev（ 54,"buf" ） ） {
printk（ "buf: unregister_chrdev error " ）；
}
也就是将原本记录在 device driver table 上的资料洗掉。第一个参数是 major number.第二个则是此 driver 的名称，这个名字必须要跟 register_chrdev（） 中所给的名字一样才行。
现在我们来看看此 driver 所提供的 file_operations 是那些。
static struct file_operations buf_fops = {
NULL, /* lseek */
buf_read,
buf_write,
NULL, /* readdir */
NULL, /* poll */
NULL, /* ioctl */
NULL, /* mmap */
buf_open, /* open */
NULL, /* flush */
buf_release, /* release */
NULL, /* fsync */
NULL, /* fasync */
NULL, /* check_media_change */
NULL, /* revalidate */
NULL /* lock */
};
Linux系统管理：内核等待队列机制介绍2
在此，我们只打算 implement buf_read（），buf_write（），buf_open,和 buf_release（）等 function 而已。当 user 对这个 device 呼叫 open（） 的时候，buf_open（） 会在最后被 kernel 呼叫。相同的，当呼叫 close（），read（），和 write（） 时，buf_release（），buf_read（），和 buf_write（） 也都会分别被呼叫。首先，我们先来看看 buf_open（）。static int buf_open（ struct inode *inode,struct file *filp ）
MOD_INC_USE_COUNT;
return 0;
}
buf_open（） 做的事很简单。就是将此 module 的 use count 加一。这是为了避免当此 module 正被使用时不会被从 kernel 移除掉。相对应的，在 buf_release（） 中，我们应该要将 use count 减一。就像开启档案一样。有 open（），就应该要有对应的 close（） 才行。如果 module 的 use count 在不为 0 的话，那此 module 就无法从 kernel 中移除了。
static int buf_release（ struct inode *inode,struct file *filp ）
{
MOD_DEC_USE_COUNT;
return 0;
}
接下来，我们要看一下buf_read（）和buf_write（）。
static ssize_t buf_read（ struct file *filp,char *buf,size_t count,
loff_t *ppos ）
{
return count;
}
static ssize_t buf_write（ struct file *filp,const char *buf,
size_t count,loff_t *ppos ）
{
return count;
}
在此，我们都只是回传 user 要求读取或写入的字符数目而已。在此，我要说明一下这些参数的意义。filp 是一个 file 结构的 pointer.也就是指我们在 /dev 下所产生的 buf 档案的 file 结构。当我们呼叫 read（） 或 write（） 时，必须要给一个 buffer 以及要读写的长度。Buf 指的就是这个 buffer,而 count 指的就是长度。至于 ppos 是表示目前这个档案的 offset 在那里。这个值对普通档案是有用的。也就是跟 lseek（） 有关系。由于在这里是一个 drvice.所以 ppos 在此并不会用到。有一点要小心的是，上面参数 buf 是一个地址，而且还是一个 user space 的地址，当 kernel 呼叫 buf_read（） 时，程序在位于 kernel space.所以你不能直接读写资料到 buf 里。必须先切换 FS 这个 register 才行。
Linux系统管理：内核等待队列机制介绍2
MakefileP = buf
OBJ = buf.o
INCLUDE = -I/usr/src/linux/include/linux
CFLAGS = -D__KERNEL__ -DMODVERSIONS -DEXPORT_SYMTAB -O $（INCLUDE）
-include /usr/src/linux/include/linux/modversions.h
CC = gcc
$（P）： $（OBJ）
ld -r $（OBJ） -o $（P）。o
.c.o:
$（CC） -c $（CFLAGS） $
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if （ （ rp != wp ） && （ count > 0 ） ）goto repeate_reading;
flag = 0;
wake_up_interruptible（ &write_wq ）；
return nRead;
}
在前头我有提到，buf 的地址是属于 user space 的。在 kernel space 中，你不能像普通写到 buffer 里一样直接将资料写到 buf 里，或直接从 buf 里读资料。Linux 里使用 FS 这个 register 来当作 kernel space 和 user space 的切换。所以，如果你想手动的话，可以这样做：
mm_segment_t fs;
fs = get_fs（）；
set_fs（ USER_DS ）；
write_data_to_buf（ buf ）；
set_fs（ fs ）；
也就是先切换到 user space,再写资料到 buf 里。之后记得要切换回来 kernel space.这种自己动手的方法比较麻烦，所以 Linux 提供了几个 function,可以让我们直接在不同的 space 之间做资料的搬移。诚如各位所见，copy_to_user（） 就是其中一个。
copy_to_user（ to,from,n ）；
copy_from_user（ to,from,n ）；
顾名思义，copy_to_user（） 就是将资料 copy 到 user space 的 buffer 里，也就是从 to 写到 from,n 为要 copy 的 byte 数。相同的，copy_from_user（） 就是将资料从 user space 的 from copy 到位于 kernel 的 to 里，长度是 n bytes.在以前的 kernel 里，这两个 function 的前身是 memcpy_tofs（） 和 memcpy_fromfs（），不知道为什么到了 kernel 2.2.1之后，名字就被改掉了。至于它们的程序代码有没有更改就不太清楚了。至于到那一版才改的。我没有仔细去查，只知道在 2.0.36 时还没改，到了 2.2.1 就改了。这两个 function 是 macro,都定义在 里。要使用前记得先 include 进来。
相信 buf_read（） 的程序代码应当不难了解才对。不知道各位有没有看到，在buf_read（） 的后面有一行的程序，就是
wake_up_interruptible（ &write_wq ）；
write_wq 是我们用来放那些想要写资料到 buffer,但 buffer 已满的 process.这一行的程序会将挂在此 queue 上的 process 叫醒。当 queue 是空的时，也就是当 write_wq 为 NULL 时，wake_up_interruptible（） 并不会造成任何的错误。接下来，我们来看看更改后的 buf_write（）。
static ssize_t buf_write（ struct file *filp,const char *buf,size_t count,loff_t *ppos ）
{
int num,nWrite;
nWrite = 0;
while （ （ wp == rp ） && flag ） {
interruptible_sleep_on（ &write_wq ）；
}
repeate_writing:
if （ rp > wp ） {
num = min（ count,（ int ） （ rp - wp ） ）；
}
else {
num = min（ count,（ int ） （ buffer + BUF_LEN - wp ） ）；
}
copy_from_user（ wp,buf,num ）；
wp += num;
count -= num;
nWrite += num;
if （ wp == （ buffer + BUF_LEN ） ） {
wp = buffer;
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}if （ （ wp != rp ） && （ count > 0 ） ） {
goto repeate_writing;
}
flag = 1;
return nWrite;
}
我们把 process 丢到 write_wq 的动作放在 buf_write（） 里。当 buffer 已满时，就直接将 process 丢到 write_wq 里。
while （ （ wp == rp ） && flag ） {
interruptible_sleep_on（ &write_wq ）；
}
好了。现在程序已经做了一些修改。再重新 make 一次，利用 insmod 将 buf.o 载到 kernel 里就行了。接着，我们就来试验一下是不是真正做到 block IO.
# cd /dev
# ls -l ~/WWW-HOWTO
-rw-r--r-- 1 root root 23910 Apr 14 16:50 /root/WWW-HOWTO
# cat ~/WWW-HOWTO > buf
执行到这里，应该会被 block 住。现在，我们再开一个 shell 出来。
# cd /dev
# cat buf
…（ contents of WWW-HOWTO ） …skip …
此时，WWW-HOWTO 的内容就会出现了。而且之前 block 住的 shell 也已经回来了。最后，试验结束，可以下
# rmmod buf
将 buf 这个 module 从 kernel 中移除。以上跟各位介绍的就是 wait_queue 的使用。希望能对各位有所助益。
我想对某些人来讲，会使用一个东西就够了。然而对某些人来讲，可能也很希望知道这项东西是如何做出来的。至少我就是这种人。在下面，我将为各位介绍 wait_queue 的 implementation.如果对其 implementation 没兴趣，以下这一段就可以略过不用看了。
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