什么是字符设备驱动三大数据结构
字符设备是指通过一个文件描述符（file descriptor）进行读/写操作的设备，例如终端、串口、打印机等。与字符设备相对的是块设备（例如硬盘），其对应的文件描述符可以进行读/写操作的是文件系统而不是设备本身。字符设备驱动是指将操作系统的接口（例如调用open/read/write/close函数）转化为硬件设备的行为的软件，通过这个软件，我们可以直接通过文件的方式读写设备，就像读写文件一样方便。
字符设备驱动中有三个主要的数据结构，分别是cdev、file_operations、和file。这些数据结构与字符设备驱动各自承担着不同的职责，下面分别进行介绍。
cdev
cdev是char设备结构体，是 Linux 内核中表示字符设备的核心数据结构之一。其主要作用是为了管理系统中的字符设备，例如打开/关闭设备、添加/删除设备等等。cdev与Linux内核中的fd（file descriptor）是一一对应的关系，fd表明了程序打开设备的次数。当fd为0时，程序即意味着关闭了设备。
通常，程序通过open系统调用打开字符设备，这只是程序与文件描述符之间的一个映射，在这之后Linux内核将会实际“调用”设备。这个“调用”是通过cdev完成的，所以我们可以将cdev看做是Linux内核与字符设备之间的纽带。
file_operations
file_operations是处理字符设备操作的结构体，这是 Linux 内核的一个结构体类型，它包含了字符设备所有可能的操作，例如：打开设备、关闭设备、读操作、写操作、异步操作等等。当应用程序打开某个字符设备并且初始化后，操作系统就通过file_operations调用相应的字符设备程序。
与设备的内存映射的方式读写可能会存在的并发冲突不同, file_operations的写方式是串行的。多个进程读文件并不会相互影响，并且实现也相对简单。
驱动程序需要自己实现file_operations结构体中的各种函数。如果某个函数没有被实现，当相应系统调用对设备执行操作时，内核将为其提供一个对应的默认函数。如下代码所示：
file
file指文件的抽象方式，在字符设备中常常被称为打开某个设备的"文件"。file描述符所有要写到设备中的数据。这是一个把操作链转换到短一点页面的机制。
通过file的f_op指针指定file_operations结构体，然后可以被内核动态加载到系统中去。file会被所有在内核空间中的操作共享所以，假如两个进程打开了设备，那么它们共享同一个file指向同一个cdev。file中保存了该用户进程的所有信息，并有特定的指针向file_operations指针变量,即链表，这些指针保存着对驱动程序特定操作的指针。当用户进程需要执行一个特定的操作时,它将调用相应的操作名 量(例如read()、write()等等)拥有它自己的开放文件表相关的指针。
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