文件系统关联

设备文件都是由标准函数处理，类似于普通文件。设备文件也是通过虚拟文件系统来管理的，和普通文件都是通过完全相同的接口访问。

inode 中设备文件的成员数据

虚拟文件系统每个文件都关联到一个 inode，用于管理文件的属性。

唯一地标识与一个设备文件关联的设备，内核在 i_mode 中存储文件类型(面向块，面向字符)而且在 i_rdev 中存储主从设备号。主从设备号在内核中合并为一种变量类型为 dev_t。

在内核开发当中认为必要的时候会进行修改，只应该使用两个函数imajor和iminor来从i_rdev提取主设备早和从设备号，这两个函数都只需要一个指向inode实例的指针作为参数。

const struct file_operations *i_fop;是一组函数指针的集合，包括许多文件操作(打开、读取、写入等等)，这些由虚拟文件系统使用来处理块设备。内核会根据inode表示块设备还是字符设备，使用i_bdev或i_cdev指向更具体的信息。

实际上，inode是VFS使用的一个对象，用于存放内核在操作文件或目录时所需要的全部信息。索引节点有两种：一种是 VFS 索引节点，存在内存中；另一种具体文件系统的索引节点，存在磁盘当中，使用时将其读入内存填充VFS的索引节点，之后对 VFS 索引节点的任何修改都将写回磁盘更磁盘的索引节点。

标准文件操作

在打开一个设备文件时，各种文件系统的实现基本都会调用init_special_inode函数，为块设备或字符设备创建一个 inode。
通过mode参数传递进来的设备类型之外，底层文件系统还必须返回主从设备号。代码中会根据设备类型，向 inode 提供不同的文件操作。

块设备标准操作

与字符设备相比，块设备操作的指针会集中到一个叫作blk_fops通用的结构体。

读写操作由通用的内核例程进行完成，内核中缓存自动用于块设备。
file_operations和block_device_operations结构体类型比较类似。file_operations由 VFS 层用来与用户空间通信，其中的例程会调用 block_device_operations 中的函数，以实现跟块设备进行通信。block_device_operations 必须针对各种块设备分别实现，对设备的属性加以抽象，而在此基础上建立的file_operations，使它同样的操作即可处理所有的块设备。

字符设备标准操作

每个设备文件都需要一组独立、自定义操作。

字符设备操作

字符设备是由struct cdev表示，同时内核维护一个数据库，包括所有活动的cdev实例。

打开设备文件

通过 chrdev_open 打开字符设备的通用函数。

假设表示设备文件的 inode 没有被打开过，根据给出的设备编号，kobject_lookup 查询字符设备的数据库，并返回与该驱动程序关联的kobject实例，该返回值可用于获取cdev实例。

获得对应于设备的cdev实例，内核通过 cdev->ops 还可以访问特定于设备的file_operations。
设备各种数据结构之间的关联关系如图：

读写操作

读写字符设备文件，其实虚拟文件和设备驱动程序代码之间已建立关联。调用标准库的读写操作，向内核发出一些系统调用，最终会调用 file_operations 结构中的相关操作（重点为 read 和 wirte）。只需要调用内核函数来完成操作。

【一文秒懂】Linux字符设备驱动