操作设备文件时，系统调用和库函数在具体运用中有很大的区别吗？

nait

又要麻烦各位大侠了   

这是我的一段设备驱动程序(我是2.6的内核)

1. #include <linux/kernel.h>
   
2. #include <linux/module.h>
   
3. #include <linux/fs.h>
   
4. #include <asm/uaccess.h>         //for put_user()
   
5. 
   
6. int init_module(void);
   
7. void cleanup_module(void);
   
8. 
   
9. static int device_open(struct inode *, struct file *);
   
10. static int device_release(struct inode *, struct file *);
    
11. static ssize_t device_read(struct file *, char *, size_t, loff_t *);
    
12. //static ssize_t device_write(struct file *, const char *, size_t, loff_t *);
    
13. 
    
14. #define SUCCESS 0
    
15. #define DEVICE_NAME "leo"
    
16. #define BUFSZ 80
    
17. char msg[BUFSZ];
    
18. char *pmsg;
    
19. static struct file_operations fops = {
    
20.   read : device_read,
    
21.   open : device_open,
    
22.   release : device_release
    
23. };
    
24. 
    
25. static int major;
    
26. 
    
27. int init_module(void)
    
28. {
    
29.   if((major=register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &fops)) < 0){
    
30.     printk("Registering the character device failed with %d\n",major);
    
31.     return major;
    
32.   }
    
33.   printk("<1>I was assigned major number %d\n",major);
    
34. 
    
35.   return 0;
    
36. }
    
37. 
    
38. void cleanup_module(void)
    
39. {
    
40.   int ret=unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);
    
41.   if(ret < 0)
    
42.     printk("Error in unregister_chrdev: %d\n", ret);
    
43. }
    
44. 
    
45. //called when a process tries to open the device file  
    
46. static int device_open(struct inode *inode, struct file *file)
    
47. {
    
48.   try_module_get(THIS_MODULE);
    
49.   strcpy(msg, "Hello World!");
    
50.   pmsg = msg;
    
51.   return SUCCESS;
    
52. }
    
53. 
    
54. //called when a process closes the device file.
    
55. static int device_release(struct inode *inode, struct file *file)
    
56. {
    
57.   module_put(THIS_MODULE);
    
58.   return SUCCESS;
    
59. }
    
60. 
    
61. //called when a process already opened the dev file and attemts to read from it.
    
62. 
    
63. static ssize_t device_read(struct file *filp, char *buffer, size_t length, loff_t *offset)
    
64. {
    
65.   int bytes_read = 0;
    
66. 
    
67.   while ( length && *pmsg  ){
    
68.     put_user(*pmsg++,buffer++);
    
69.     length--;
    
70.     bytes_read++;
    
71.   }
    
72. 
    
73.   return bytes_read;
    
74. }

复制代码

重点不在驱动， 我把它编成模块，成功插入内核后，创建设备文件后，cat该设备文件，可以看到其内容。操作如下

1. # insmod ./chardev.ko
   
2. # mknod testdriver c 253 0
   
3. # cat testdriver
   
4. Hello World!

复制代码

然后我用系统调用编了一个测试程序，如下

1. #include <stdio.h>
   
2. #include <sys/types.h>
   
3. #include <sys/stat.h>
   
4. #include <fcntl.h>
   
5. 
   
6. #define DEV "/home/leo/test/os/driver/testdriver"
   
7. 
   
8. int main()
   
9. {
   
10.   int fd,bytes_read;
    
11.   char buf[100];
    
12. 
    
13.   if((fd = open(DEV, O_RDONLY)==-1)){
    
14.     perror("open device file");
    
15.     exit(1);
    
16.   }
    
17. 
    
18. 
    
19.   bytes_read=read(fd, buf, sizeof(buf));
    
20.   buf[bytes_read]=0;
    
21.   fprintf(stderr, "fd = %d, bytes_read = %d",fd, bytes_read);
    
22.   printf("Content Read: %s",buf);
    
23.   return 0;
    
24. }

复制代码

运行到read就阻塞了， 我百思不得其解，后来用strace看了一下， 发现它竟然在读取标准输入！

1. # strace ./a.out
   
2. execve("./a.out", ["./a.out"], [/* 59 vars */]) = 0
   
3. uname({sys="Linux", node="leo", ...})   = 0
   
4. brk(0)                                  = 0x804a000
   
5. access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
   
6. open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY)      = 3
   
7. fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=85545, ...}) = 0
   
8. mmap2(NULL, 85545, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x40018000
   
9. close(3)                                = 0
   
10. open("/lib/libc.so.6", O_RDONLY)        = 3
    
11. read(3, "\177ELF\1\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0\3\0\1\0\0\0\360P\1"..., 512) = 512
    
12. fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=1295056, ...}) = 0
    
13. mmap2(NULL, 1223980, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x4002d000
    
14. mprotect(0x40151000, 27948, PROT_NONE)  = 0
    
15. mmap2(0x40152000, 16384, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x124) = 0x40152000
    
16. mmap2(0x40156000, 7468, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x40156000
    
17. close(3)                                = 0
    
18. mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x40158000
    
19. mprotect(0x40152000, 4096, PROT_READ)   = 0
    
20. set_thread_area({entry_number:-1 -> 6, base_addr:0x40158a90, limit:1048575, seg_32bit:1, contents:0, read_exec_only:0, limit_in_pages:1, seg_not_present:0, useable:1}) = 0
    
21. munmap(0x40018000, 85545)               = 0
    
22. open("/dev/urandom", O_RDONLY)          = 3
    
23. read(3, "\354\256\242\210", 4)          = 4
    
24. close(3)                                = 0
    
25. open("/home/leo/test/os/driver/testdriver", O_RDONLY) = 3
    
26. read(0,

复制代码

我这才恍然大悟read为什么迟迟没有返回
后来我又用库函数重写了该测试程序，如下

1. #include <stdio.h>
   
2. 
   
3. #define DEV "/home/leo/test/os/driver/testdriver"
   
4. 
   
5. int main()
   
6. {
   
7.         FILE *fp;
   
8.   int bytes_read;
   
9.   char buf[100];
   
10. 
    
11.   if((fp = fopen(DEV, "r"))==NULL){
    
12.     perror("fopen device file");
    
13.     exit(1);
    
14.   }
    
15. 
    
16. 
    
17.   bytes_read=fread(buf, 1, sizeof(buf), fp);
    
18.   buf[bytes_read]=0;
    
19.   printf("bytes_read = %d, Content Read: %s",bytes_read,buf);
    
20.   return 0;
    
21. }

复制代码

这样就一切正常了，看strace的输出

1. # strace ./a.out
   
2. execve("./a.out", ["./a.out"], [/* 59 vars */]) = 0
   
3. uname({sys="Linux", node="leo", ...})   = 0
   
4. brk(0)                                  = 0x804a000
   
5. access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
   
6. open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY)      = 3
   
7. fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=85545, ...}) = 0
   
8. mmap2(NULL, 85545, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x40018000
   
9. close(3)                                = 0
   
10. open("/lib/libc.so.6", O_RDONLY)        = 3
    
11. read(3, "\177ELF\1\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0\3\0\1\0\0\0\360P\1"..., 512) = 512
    
12. fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=1295056, ...}) = 0
    
13. mmap2(NULL, 1223980, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x4002d000
    
14. mprotect(0x40151000, 27948, PROT_NONE)  = 0
    
15. mmap2(0x40152000, 16384, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x124) = 0x40152000
    
16. mmap2(0x40156000, 7468, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x40156000
    
17. close(3)                                = 0
    
18. mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x40158000
    
19. mprotect(0x40152000, 4096, PROT_READ)   = 0
    
20. set_thread_area({entry_number:-1 -> 6, base_addr:0x40158a90, limit:1048575, seg_32bit:1, contents:0, read_exec_only:0, limit_in_pages:1, seg_not_present:0, useable:1}) = 0
    
21. munmap(0x40018000, 85545)               = 0
    
22. open("/dev/urandom", O_RDONLY)          = 3
    
23. read(3, "\226\224,\235", 4)             = 4
    
24. close(3)                                = 0
    
25. brk(0)                                  = 0x804a000
    
26. brk(0x806b000)                          = 0x806b000
    
27. open("/home/leo/test/os/driver/testdriver", O_RDONLY) = 3
    
28. fstat64(3, {st_mode=S_IFCHR|0644, st_rdev=makedev(253, 0), ...}) = 0
    
29. ioctl(3, SNDCTL_TMR_TIMEBASE or TCGETS, 0xbffff23c) = -1 ENOTTY (Inappropriate ioctl for device)
    
30. mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x40018000
    
31. read(3, "Hello World!", 4096)           = 12
    
32. read(3, "", 4096)                       = 0
    
33. fstat64(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 2), ...}) = 0
    
34. mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x40019000
    
35. write(1, "bytes_read = 12, Content Read: H"..., 43bytes_read = 12, Content Read: Hello World!) = 43
    
36. munmap(0x40019000, 4096)                = 0
    
37. exit_group(0)                           = ?

复制代码

我一直搞不明白，为什么用系统调用读取设备文件时，read会被重定向到标准输入呢
各位大虾不吝赐教

弥敦路九号

标准库中的函数在实现上也是系统调用的,只不过进行了必要的CACHE
引用beginning linux programming 中的"一般输入输出少用系统调用"的原因：
1.每次系统调用都要花些时间,建议一次调用完成更多的事.(标准库中进行了CACHE)
2.有些设备如磁代,在写入数据没有达到一定长度时会产生一个gap

nait

这个我知道啊
但我奇怪为什么一用系统调用， 就会从标准输入读取数据
并且你注意没有，从strace的输出来看，open的返回值明明是3,为什么接下来会从0读呢？
而库函数编的程序就没有这个问题？？？？？？？？？？

herberteuler

因为你的语句写得有问题：

1. ((fd = open(DEV, O_RDONLY)==-1))

复制代码

如果你用 vim，记得用 % 来查看括号是否匹配。

kj501

Post by herberteuler
因为你的语句写得有问题：

1. ((fd = open(DEV, O_RDONLY)==-1))

复制代码

如果你用 vim，记得用 % 来查看括号是否匹配。

herberteuler兄真是明察秋毫呀~~！

nait

我汗哪
原来括号放错了地方！！
我怎么就没在read之前把fd打出来看看呢？
为这事我检查了一遍又一遍
百思不得其解， 还以为系统调用又有什么神秘的特性呢

多谢herberteuler
多谢各位
多谢多谢