字符设备注册、CDev 与 Misc 框架

1. Dev_t

字符设备由dev_t标识：

major -> 驱动/分发表
minor -> 实例或子功能

静态major用于兼容ABI；新驱动通常alloc_chrdev_region()动态分配。

2. CDev

标准注册：

alloc_chrdev_region
 -> cdev_init(&cdev, &fops)
 -> cdev_add(devt, count)
 -> class_create
 -> device_create

cdev_add()建立dev_t到cdev的kobject映射。device_create()只建立device model/sysfs和devtmpfs事件，二者不是同一动作。

注销逆序：

device_destroy
 -> class_destroy
 -> cdev_del
 -> unregister_chrdev_region

必须先阻止新open，并保证已有fd的私有对象仍存活。

3. Open分发

fs/char_dev.c中的chrdev_open()：

1. 从inode dev_t查找cdev；
2. 缓存inode->i_cdev；
3. 增加cdev/module引用；
4. 替换file->f_op；
5. 调用具体driver .open。

后续read/write/ioctl直接进入具体fops。

4. register_chrdev

Legacy接口可一次注册整个major。Driver open再按minor分发。mem.c、virtio_console等仍使用该接口。

新多实例driver更适合明确的region+cdev，便于生命周期和sysfs对应。

5. Misc框架

misc.c固定注册major 10并维护misc list。Driver：

struct miscdevice {
    int minor;
    const char *name;
    const struct file_operations *fops;
    ...
};

调用misc_register()：

• MISC_DYNAMIC_MINOR从bitmap分配；
• 加入全局list；
• device_create_with_groups()；
• 默认node名来自name或nodename。

6. Misc Open

所有misc node先进入misc_open()：

1. 取inode minor；
2. 在misc list查找；
3. 请求模块；
4. 将file->f_op替换为目标fops；
5. 把file->private_data设为miscdevice；
6. 调目标.open。

Driver若覆盖private_data，需理解这个初始值。

7. 并发和引用

注册表由mutex保护，但registry锁不保护driver内部状态。Driver需自己处理：

• 多open；
• remove与fd并发；
• ioctl和read并发；
• blocking wait；
• mmap在close后仍存在；
• module卸载。

.owner = THIS_MODULE只保护模块代码，不自动保护platform私有内存。

8. File Private Data

常见模式：

open:
  container_of(inode->i_cdev)
  allocate file context
  file->private_data = ctx

release:
  cancel waits
  put device reference
  free ctx

每fd状态不要误放到全局device结构中，否则多个进程会互相覆盖offset、mode或pending command。

9. Poll

poll_wait(file, &waitq, table)
 -> check readable/writable/error state
 -> return EPOLLIN/OUT/ERR/HUP

状态更新后必须先改变受锁保护的条件，再wake_up_interruptible_poll()，避免丢唤醒。

10. Compat IOCTL

64位RK3588运行32位应用时会进入.compat_ioctl。含pointer、long、alignment或可变数组的结构不能直接复用native布局。

Ioctl命令必须验证：

• magic和number；
• direction/size；
• integer range；
• user pointer；
• reserved bits；
• capability和device state。