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------------------------------------------一：前言Tty這個名稱源於電傳打位元組的簡稱。在linux表示各種終端。終端通常都跟硬體相對應。比如對應於輸入裝置鍵盤滑鼠。輸出裝置顯示器的控制終端和串口終端.也有對應於不存在裝置的pty驅動。在如此眾多的終端模型之中，linux是怎麼將它們統一建模的呢?這就是我們今天要討論的問題.二：tty驅動概貌Tty架構如下所示：如所示,使用者空間主要是通過裝置檔案同tty_core互動.tty_core根據用空間操作的類型再選擇跟line discipline和tty_driver互動.例如設定硬體的ioctl指令就直接交給tty_driver處理。Read和write操作就會交給line discipline處理.Line discipline是線路規程的意思。正如它的名字一樣，它表示的是這條終端”線程”的輸入與輸出規範設定.主要用來進行輸入/輸出資料的預先處理。處理之後。就會將資料交給tty_driverTty_driver就是終端對應的驅動了。它將字元轉換成終端可以理解的字串.將其傳給終端裝置。值得注意的是,這個架構沒有為tty_drivero提供read操作。也就是說tty_core 和line discipline都沒有辦法從tty_driver裡直接讀終端資訊。這是因為tty_driver對就的hardware並不一定是輸入資料和輸出資料的共同負載者。例如控制終端，輸出裝置是顯示器。輸入裝置是鍵盤。基於這樣的原理。在line
discipline中有一個輸入緩衝區。並提供了一個名叫receive_buf()的介面函數。對應的終端裝置只要調用line discipine的receiver_buf函數，將資料寫入到輸入緩衝區就可以了。如果一個裝置同時是輸入裝置又是輸出裝置。那在裝置的中斷處理中調用receive_buf()將資料寫入即可. 三：tty驅動介面分析具體的tty驅動設計可以參考LDD3。這裡只對它的介面實現做一個分析.tty driver的所有操作都包含在tty_driver中。核心即供了一個名叫alloc_tty_driver()來分配這個tty_driver。當然我們也可以在自己的驅動中將它定義成一個靜態結構。對tty_driver進行一些必要的初始化之後，調用tty_register_driver()將其註冊.alloc_tty_driver()介面代碼如下所示：struct tty_driver *alloc_tty_driver(int lines){ struct tty_driver *driver; driver = kzalloc(sizeof(struct tty_driver), GFP_KERNEL); if (driver) { driver->magic = TTY_DRIVER_MAGIC; driver->num = lines; /* later we'll move allocation of tables here */ } return driver;}這個函數只有一個參數。這個參數的含義為line的個數。也即次裝置號的個數。注意每個裝置檔案都會對應一個line.在這個介面裡為tty_driver分配記憶體，然後將driver->mage.driver->num初始化之後就返回了. tty_register_driver()用來註冊一個tty_driver。代碼如下：int tty_register_driver(struct tty_driver *driver){ int error; int i; dev_t dev; void **p = NULL; //TTY_DRIVER_INSTALLED:已安裝的 if (driver->flags & TTY_DRIVER_INSTALLED) return 0; //TTY_DRIVER_DEVPTS_MEM:使用devpts進行動態記憶體映射 if (!(driver->flags & TTY_DRIVER_DEVPTS_MEM) && driver->num) { p = kzalloc(driver->num * 3 * sizeof(void *), GFP_KERNEL); if (!p) return -ENOMEM; } //註冊字元裝置號 //如果沒有指定driver->major if (!driver->major) { error = alloc_chrdev_region(&dev, driver->minor_start, driver->num, driver->name); if (!error) { driver->major = MAJOR(dev); driver->minor_start = MINOR(dev); } } else { dev = MKDEV(driver->major, driver->minor_start); error = register_chrdev_region(dev, driver->num, driver->name); } if (error < 0) { kfree(p); return error; } if (p) { driver->ttys = (struct tty_struct **)p; driver->termios = (struct ktermios **)(p + driver->num); driver->termios_locked = (struct ktermios **) (p + driver->num * 2); } else { driver->ttys = NULL; driver->termios = NULL; driver->termios_locked = NULL; } //註冊字元裝置 cdev_init(&driver->cdev, &tty_fops); driver->cdev.owner = driver->owner; error = cdev_add(&driver->cdev, dev, driver->num); if (error) { unregister_chrdev_region(dev, driver->num); driver->ttys = NULL; driver->termios = driver->termios_locked = NULL; kfree(p); return error; } //指定預設的put_char if (!driver->put_char) driver->put_char = tty_default_put_char; mutex_lock(&tty_mutex); list_add(&driver->tty_drivers, &tty_drivers); mutex_unlock(&tty_mutex); //如果沒有指定TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV.即動態裝置管理 if (!(driver->flags & TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV)) { for (i = 0; i < driver->num; i++) tty_register_device(driver, i, NULL); } proc_tty_register_driver(driver); return 0;}這個函數操作比較簡單。就是為tty_driver建立字元裝置。然後將字元裝置的操作集指定為tty_fops.並且將tty_driver掛載到tty_drivers鏈表中.其實這個鏈表的作用跟我們之前分析的input子系統中的input_dev[ ]數組類似。都是以裝置號為關鍵字找到對應的driver.特別的。如果沒有定義TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV.還會在sysfs中建立一個類裝置.這樣主要是為了udev管理裝置.以流程圖的方式將上述動作表示如下： 四：裝置檔案的操作裝置檔案的操作是本節分析的重點。它的主要操作是將各項操作對應到ldsic或者是tty_driver. 4．1：開啟tty裝置的操作從註冊的過程可以看到，所有的操作都會對應到tty_fops中。Open操作對應的操作介面是tty_open()。代碼如下：static int tty_open(struct inode *inode, struct file *filp){ struct tty_struct *tty; int noctty, retval; struct tty_driver *driver; int index; dev_t device = inode->i_rdev; unsigned short saved_flags = filp->f_flags; nonseekable_open(inode, filp); retry_open: //O_NOCTTY 如果路徑名指向終端裝置，不要把這個裝置用作控制終端 //noctty:需不需要更改當前進程的控制終端 noctty = filp->f_flags & O_NOCTTY; index = -1; retval = 0; mutex_lock(&tty_mutex); //裝置號(5,0) 即/dev/tty.表示當前進程的控制終端 if (device == MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 0)) { tty = get_current_tty(); //如果當前進程的控制終端不存在,退出 if (!tty) { mutex_unlock(&tty_mutex); return -ENXIO; } //取得當前進程的tty_driver driver = tty->driver; index = tty->index; filp->f_flags |= O_NONBLOCK; /* Don't let /dev/tty block */ /* noctty = 1; */ goto got_driver; }#ifdef CONFIG_VT //裝置號(4,0).即/dev/tty0:表示當前的控制台 if (device == MKDEV(TTY_MAJOR, 0)) { extern struct tty_driver *console_driver; driver = console_driver; //fg_console: 表示當前的控制台 index = fg_console; noctty = 1; goto got_driver; }#endif //裝置號(5,1).即/dev/console.表示外接的控制台. 通過regesit_console() if (device == MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 1)) { driver = console_device(&index); if (driver) { /* Don't let /dev/console block */ filp->f_flags |= O_NONBLOCK; noctty = 1; goto got_driver; } mutex_unlock(&tty_mutex); return -ENODEV; } //以檔案的裝置號為關鍵字,到tty_drivers中搜尋所註冊的driver driver = get_tty_driver(device, &index); if (!driver) { mutex_unlock(&tty_mutex); return -ENODEV; }got_driver: //index表示它的次裝置號 retval = init_dev(driver, index, &tty); mutex_unlock(&tty_mutex); if (retval) return retval; filp->private_data = tty; file_move(filp, &tty->tty_files); check_tty_count(tty, "tty_open"); if (tty->driver->type == TTY_DRIVER_TYPE_PTY && tty->driver->subtype == PTY_TYPE_MASTER) noctty = 1;#ifdef TTY_DEBUG_HANGUP printk(KERN_DEBUG "opening %s...", tty->name);#endif if (!retval) { if (tty->driver->open) retval = tty->driver->open(tty, filp); else retval = -ENODEV; } filp->f_flags = saved_flags; if (!retval && test_bit(TTY_EXCLUSIVE, &tty->flags) && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) retval = -EBUSY; if (retval) {#ifdef TTY_DEBUG_HANGUP printk(KERN_DEBUG "error %d in opening %s...", retval, tty->name);#endif release_dev(filp); if (retval != -ERESTARTSYS) return retval; if (signal_pending(current)) return retval; schedule(); /* * Need to reset f_op in case a hangup happened. */ if (filp->f_op == &hung_up_tty_fops) filp->f_op = &tty_fops; goto retry_open; } mutex_lock(&tty_mutex); spin_lock_irq(¤t->sighand->siglock); //設定當前進程的終端 if (!noctty && current->signal->leader && !current->signal->tty && tty->session == NULL) __proc_set_tty(current, tty); spin_unlock_irq(¤t->sighand->siglock); mutex_unlock(&tty_mutex); tty_audit_opening(); return 0;}注意在這裡有個容易忽略的操作：init_dev（）。Init_dev() -à initialize_tty_struct() à tty_ldisc_assign(tty, tty_ldisc_get(N_TTY));看一下tty_ldisc_assign(tty, tty_ldisc_get(N_TTY))的操作:Tty_ldisc_get():struct tty_ldisc *tty_ldisc_get(int disc){ unsigned long flags; struct tty_ldisc *ld; if (disc < N_TTY || disc >= NR_LDISCS) return NULL; spin_lock_irqsave(&tty_ldisc_lock, flags); ld = &tty_ldiscs[disc]; /* Check the entry is defined */ if (ld->flags & LDISC_FLAG_DEFINED) { /* If the module is being unloaded we can't use it */ if (!try_module_get(ld->owner)) ld = NULL; else /* lock it */ ld->refcount++; } else ld = NULL; spin_unlock_irqrestore(&tty_ldisc_lock, flags); return ld;}這個函數的操作為到tty_ldiscs[ ]找到對應項.這個數組中的成員是調用tty_register_ldisc()將其設定進去的. tty_ldisc_assign操作如下：static void tty_ldisc_assign(struct tty_struct *tty, struct tty_ldisc *ld){ tty->ldisc = *ld; tty->ldisc.refcount = 0;}即將取出來的idisc作為tty->ldisc欄位.在這段代碼中涉及到了tty_driver,tty_struct, struct tty_ldisc.這三者之間的關係用表示如下： 在這裡,為tty_struct的ldisc是預設指定為tty_ldiscs[N_TTY].該ldisc對應的是控制終端的線路規範。可以在用空間用帶TIOCSETD的ioctl調用變更.將上述open用流程圖的方式表示如下： 4.2:裝置檔案的write操作裝置檔案的write操作對應tty_fops->write即tty_write().代碼如下：static ssize_t tty_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos){ struct tty_struct *tty; struct inode *inode = file->f_path.dentry->d_inode; ssize_t ret; struct tty_ldisc *ld; tty = (struct tty_struct *)file->private_data; if (tty_paranoia_check(tty, inode, "tty_write")) return -EIO; if (!tty || !tty->driver->write || (test_bit(TTY_IO_ERROR, &tty->flags))) return -EIO; ld = tty_ldisc_ref_wait(tty); if (!ld->write) ret = -EIO; else ret = do_tty_write(ld->write, tty, file, buf, count); tty_ldisc_deref(ld); return ret;}在open的過程中，將tty_struc
