Linux驱动学习笔记（4）字符设备驱动测试

终于通过编译了。接下来就要在用户空间测试驱动程序。应该如何测试驱动程序能否正确工作呢？事实上应该对驱动程序提供的每一种方法都进行验证，本文只验证了驱动程序的核心函数read()和write()。

首先装载模块

sudo insmod scull.ko

sudo cat /var/log/messages

Apr 28 21:04:36 garden kernel: [  868.562322] scullsingle registered at f900008

Apr 28 21:04:36 garden kernel: [  868.562325] sculluid registered at f900009

Apr 28 21:04:36 garden kernel: [  868.562326] scullwuid registered at f90000a

Apr 28 21:04:36 garden kernel: [  868.562327] sullpriv registered at f90000b

看到打印安装成功。通过dmesg命令也可以看到这些消息

cat /proc/devices

Character devices:

...

249 scull

249 scullp

249 sculla

...

看到字符设备下出现了scull，这是函数add_cdev成功将scull加入到了系统中，系统给scull分配的主设备号是249。

现在可以确认scull驱动程序已经运行在系统中了，那么怎么操作它呢？

我们首先要建立一个文件节点，使用mknod 命令，mknod 用法是这样的，mknod name type major minor，分别接节点名，类型，b表示块设备，c表示字符设备（scull是字符设备，因此用c），major是主设备号（scull主设备号是249），minor为次设备号。

sudo mknod /dev/scull0 c 249 0

ls -l /dev

可以看到,有一个叫sucll0的设备出现在dev目录下。现在可以对这个字符设备进行读写操作了。我写了一个函数来验证scull是否能正确工作，先往scull里写数字，然后读出来，现写1000个整数，也就是4000Bytes，从0写到999，看能否正确的读出来。代码如下：

#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>

int main(int argc,char **argv)
{
    int i,fd;
    int *content,*buffer;

    fd=open("/dev/scull0",O_RDWR);
    content=(int*)malloc(1000*sizeof(int));
    for(i=0;i<1000;i++)   //初始化content内容为0～999
        *(content+i)=i;
    write(fd,content,i*sizeof(int)); //此处write是以byte为单位的

    lseek(fd,0L,SEEK_SET);  //指针重新定位到文件开头

    buffer=(int*)malloc(1000*sizeof(int));
    read(fd,buffer,i*sizeof(int)); //同样，读也是以byte为单位
    for(i=0;i<1000;i++)
    {
        printf("%d\t",*(buffer+i));
        if((i+1)%10==0)
             printf("\n");
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

执行，终端打印了0-999共4000Byte单位的内存内容，那么，如果要写入更多呢？我们可以稍微修改一下程序，使得可以从终端读入需要写入scull的长度。代码进行小改动，如下

#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>

void usage()
{
    printf("usage: command \n");
    exit(0);
}

int main(int argc,char **argv)
{
    int i,fd,numbers;
    int *content,*buffer;

    if(argc!=2)
        usage();

    numbers=atoi(argv[1]); //将输入转化为int型

    fd=open("/dev/scull0",O_RDWR);
    content=(int*)malloc(numbers*sizeof(int));
    for(i=0;i<numbers;i++)
        *(content+i)=i;
    write(fd,content,numbers*sizeof(int));

    lseek(fd,0L,SEEK_SET);

    buffer=(int*)malloc(numbers*sizeof(int));
    read(fd,buffer,numbers*sizeof(int));
    for(i=0;i<numbers;i++)
    {
        printf("%d\t",*(buffer+i));
    if((i+1)%10==0)
         printf("\n");
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

现在我们可以随意指定写入scull的尺寸了。OK！那就试试写入更多的数字吧。运行./testScull 1100,发现1000以后的都是0了，这是怎么回事呢？仔细观察scull的write方法，原来，我们的驱动程序默认是一次写入1个quartum，4000字节，即使你只写了1个byte，也会消耗4000byte内存，而超过4000的数据会被截短。

if(!dptr->data[s_pos])
{
    dptr->data[s_pos]=kmalloc(quantum,GFP_KERNEL);  //每次分配一个量子的内存
    ...
}
if(count>quantum-q_pos)  //如果count大于quantum的大小，将截短
    count=quantum-q_pos;

事实上，我们的测试程序进行系统调用read和write的时候并没有检查它的返回值，这样做是不妥的，在任何时候进行系统调用我们都应该检查它的返回值。返回值有三种情况

1，返回值等于count，这种情况read（write）调用完成了请求

2，返回值小于0，这意味着发生错误了，用strerror(errno)查看错误信息

3，返回值等于0，没有读写发生，系统可能重复调用读写

4，返回值大于0小于count，写入部分，我们呢可以接着调用继续写入剩下的部分。

3和4的情况都不是错误，程序员需要根据返回值进行恰当的动作而不是直接返回error。

看来我们写入4400byte数据只能读出4000byte数据是合理的结果的，我们需要修改程序，对write和read的返回值进行检查。修改后的代码如下

#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>

void usage()
{
    printf("usage: command \n");
    exit(0);
}

int main(int argc,char **argv)
{
    int i,fd,numbers,count,rest;
    int *content,*buffer;

    if(argc!=2)
        usage();

    numbers=atoi(argv[1]); //将输入转化为int型
    rest=numbers*sizeof(int);

    fd=open("/dev/scull0",O_RDWR);
    content=(int*)malloc(numbers*sizeof(int));
    if(content<0)
        printf("malloc failed:%s",strerror(errno));
    for(i=0;i<numbers;i++)
        *(content+i)=i;
    count=write(fd,content,numbers*sizeof(int));

    while(count!=rest)
    {
        if(count<0)
        {
            printf("%s\n",strerror(errno));
            exit(0);
        }
        else if(count<rest)
        {
            rest=rest-count;

            content+=count/sizeof(int);
            count=write(fd,content,rest);
        }
    }
    if(rest<numbers*sizeof(int))
        content-=numbers-rest/sizeof(int);
    free(content);

    lseek(fd,0L,SEEK_SET);
    rest=numbers*sizeof(int);

    buffer=(int*)malloc(numbers*sizeof(int));
    if(buffer<0)
        printf("malloc failed:%s\n",strerror(errno));

    count=read(fd,buffer,rest);
    while(count!=rest)
    {
        if(count<0)
        {
            printf("%s",strerror(errno));
            exit(0);
        }
        else if(count <rest)
        {
            rest-=count;
            buffer+=count/sizeof(int);
            count=read(fd,buffer,rest);
        }
    }

    if(rest<numbers*sizeof(int))
        buffer-=numbers-rest/sizeof(int);

    for(i=0;i<numbers;i++)
    {
        printf("%d\t",*(buffer+i));
        if((i+1)%10==0)
             printf("\n");
    }
    printf("\n");
    free(buffer);

    return 0;
}
                                                                                89,1          Bot

运行程序，后面可以写入很大的数据，观察内存占用的情况。比如可以写100M数据，在命令行用free查看，当然，这个时候需要先把79到85行注释掉先，不然电脑打印100M个数据会卡死的，哈哈。最后附上测试文件

 rwScull.zip