E:安桌層及文件系統(tǒng)層的PRINTf輸出原理

（/device/console操控臺原理分析，通過調(diào)用此操控臺來輸出信息，同時這兒觸及到/device/console調(diào)用TTY,然后TTY調(diào)用低層串口的分析 安桌LOG輸出原理）

LINUX內(nèi)核源碼版本：linux⑶.0.86  

/dev/console即控制臺，是與操作系統(tǒng)交互的裝備，系統(tǒng)將1些調(diào)試信息直接輸出到控制臺上，是TTY裝備的1個子集

Tty:teltypewriters  Teletypes簡稱電傳打印機:終端是1種字符型裝備，它有多種類型，通常使用tty來簡稱各種類型的終端裝備。Console是TTY裝備的1種。Console調(diào)用到最低層就是TTY裝備驅(qū)動。

TTY CONSOLE UART關(guān)系圖(由我的平臺有4路串口，要分析到USER空間/dev/console最后是通過那1路口輸出的，注意和內(nèi)核空間的printk的console操控臺輸出端口是不是1致，分析原理。由前面幾節(jié)分析可知printk輸出是由uboot傳入的參數(shù)來肯定那1路串口輸出的的。Console=ttySAC0,115200n8第0路)

分析代碼前根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料得出的1張圖：

自己分析代碼后得到的圖：

紅色部份是分析了所有代碼后得出的結(jié)論：

下面進程很雜亂，到現(xiàn)在還是沒有分析清楚，只能是明白了個大概，由于結(jié)構(gòu)體太多，沒交繁復(fù)雜。現(xiàn)在還是亂。只能再次分析1下流程（只針對/dev/console的寫進程。我們要知道用戶空間的console是支持輸入輸出的。Kernel空音的console只支持輸出信息。這是很重要的區(qū)分。）。

/dev/console

1. 裝備打開。得到tty_struct結(jié)構(gòu)體，并且賦值在file中1個private_data中。同時由于

   struct tty_driver *console_driver = console_device(&index);得來是由uboot傳入的參數(shù)來決定的。因此這兒/dev/console輸出0串口來決定。由其它節(jié)部份的參數(shù)解析部份得知。

   struct tty_driver *console_driver = console_device(&index)->console_drivers(內(nèi)核層register_console注冊函數(shù)時1個指針鏈表)->driver = c->device(c, index);

2. 寫操作//把數(shù)據(jù)寫入file文件中的private_data指向的tty_struct中的1xmit變量（這兒有好層轉(zhuǎn)換），同時打開中斷。產(chǎn)生中斷條件。

   Write->[ld->ops->write=n_tty_write]->[tty->ops=driver->ops]=[tty_operations uart_ops]=[.write= uart_write,]

    

   3.中斷發(fā)送：//中斷的注冊是在open函數(shù)中履行的。這兒自動過來履行的。

   ret = request_irq(ourport->rx_irq, s3c24xx_serial_rx_chars, 0,

     s3c24xx_serial_portname(port), ourport);---->

   s3c24xx_serial_tx_chars->wr_regb(port, S3C2410_UTXH, xmit->buf[xmit->tail]);發(fā)送數(shù)據(jù)

    

   //下面是上面結(jié)論分析進程。

    

   /dev/console字符裝備注冊流程分析：

   #define fs_initcall(fn)__define_initcall("5",fn,5)

   chr_dev_init->tty_init->MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 1)->console_fops操作函數(shù)

   static const struct file_operationsconsole_fops = {

   .llseek= no_llseek,

   .read= tty_read,

   .write= redirected_tty_write,

   .poll= tty_poll,

   .unlocked_ioctl= tty_ioctl,

   .compat_ioctl= tty_compat_ioctl,

   .open= tty_open,

   .release= tty_release,

   .fasync= tty_fasync,

   };

   完成了對裝備的注冊，然后是打開裝備和讀寫裝備了，這個部份應(yīng)當(dāng)是用戶空間來完成的。我們不去看相干代碼，只從通用的打開讀寫通用操作方法來作分析。Open write read這3個函數(shù)由用戶空間來調(diào)用。當(dāng)用戶空間調(diào)打開讀寫函數(shù)時會調(diào)用上面注冊的驅(qū)動的操作函數(shù)對應(yīng)的函數(shù)。所以接下來分析Open write read

   Open:tty_open

   struct tty_driver *console_driver = console_device(&index)->console_drivers(內(nèi)核層register_console注冊函數(shù)時1個指針鏈表)->driver = c->device(c, index);

   retval = tty_alloc_file(filp);

   struct tty_driver *console_driver = console_device(&index);

• tty = tty_init_dev(driver, index, 0);//這個函數(shù)里去構(gòu)建LDISC結(jié)構(gòu)體了，叫做線規(guī)程/線路規(guī)程line discipline

   

  /*

  //ldisc構(gòu)建進程：

  tty_init_dev(driver, index, 0);//tty_driver  0  0

  initialize_tty_struct(tty, driver, idx);//tty_struct tty_driver 0

  tty_ldisc_init(tty);

  Ld->ops=tty_ldiscs[disc]=tty_ldiscs[0]

  /*

   

  ty_ldiscs怎樣得來的是關(guān)鍵：

  start_kernel->console_init()->/* Setup the default TTY line discipline. */

  tty_ldisc_begin();->/* Setup the default TTY line discipline. */

  (void) tty_register_ldisc(N_TTY, &tty_ldisc_N_TTY);->->

  N_TTY=0

  struct tty_ldisc_ops tty_ldisc_N_TTY = {

  .magic           = TTY_LDISC_MAGIC,

  .name            = "n_tty",

  .open            = n_tty_open,

  .close           = n_tty_close,

  .flush_buffer    = n_tty_flush_buffer,

  .chars_in_buffer = n_tty_chars_in_buffer,

  .read            = n_tty_read,

  .write           = n_tty_write,

  .ioctl           = n_tty_ioctl,

  .set_termios     = n_tty_set_termios,

  .poll            = n_tty_poll,

  .receive_buf     = n_tty_receive_buf,

  .write_wakeup    = n_tty_write_wakeup

  };

  tty_ldiscs[disc] = new_ldisc;

  tty_ldiscs[0] = tty_ldisc_N_TTY ;等于上面TTY裝備

  通過上面分析可知

  Ld->ops=tty_ldiscs[disc]=tty_ldiscs[0]=tty_ldisc_N_TTY

   

   

  */

  tty->ldisc = ld;

  tty_add_file(tty, filp);

  struct tty_file_private *priv = file->private_dat=tty_struct;因此通過file文件中的private_data來操作tty_sruct。這個結(jié)構(gòu)體時里面包括tty_driver tty->ldisc多個變量。

   

   

  */

  tty_add_file(tty, filp);

  上面代碼完成通過文件的struct tty_file_private *priv = file->private_data變量來保存tty_struct(同時TTY結(jié)構(gòu)體包括tty_drivers)驅(qū)動變量。

   

  我們代碼的console_drivers以下：

  static struct console s3c24xx_serial_console = {

  .name= S3C24XX_SERIAL_NAME,

  .device=uart_console_device,

  .flags= CON_PRINTBUFFER,

  .index= ⑴,

  .write= s3c24xx_serial_console_write,

  .setup= s3c24xx_serial_console_setup,

  .data= &s3c24xx_uart_drv,

  };

  struct tty_driver *uart_console_device(struct console *co, int *index)

  {

  struct uart_driver *p = co->data;

  *index = co->index;//0通過UBOOT傳入?yún)?shù)等到0值

  returnp->tty_driver;

  }

  static struct uart_driver s3c24xx_uart_drv = {

  .owner= THIS_MODULE,

  .driver_name= "s3c2410_serial",

  .nr= CONFIG_SERIAL_SAMSUNG_UARTS,

  #ifdef CONFIG_SERIAL_SAMSUNG_CONSOLE_SWITCH

  .cons= NULL,

  #else

  .cons= S3C24XX_SERIAL_CONSOLE,

  #endif

  .dev_name= S3C24XX_SERIAL_NAME,

  .major= S3C24XX_SERIAL_MAJOR,

  .minor= S3C24XX_SERIAL_MINOR,

  };

  p->tty_driver是s3c24xx_uart_drv結(jié)構(gòu)體的成員，但在上面數(shù)組的初始化中并沒有初始化此值，因此可以肯定是在在其它地方初始化的tty_driver的。

  下面來分析tty_driver的初始化流程：

  s3c24xx_serial_modinit->uart_register_driver(&s3c24xx_uart_drv)->:

  struct tty_driver *normal;

  drv->tty_driver = normal;

  tty_set_operations(normal, &uart_ops); //driver->ops = op;

  /*

  static const struct tty_operations uart_ops = {

  .open= uart_open,

  .close= uart_close,

  .write= uart_write,

  .put_char= uart_put_char,

  .flush_chars= uart_flush_chars,

  .write_room= uart_write_room,

  .chars_in_buffer= uart_chars_in_buffer,

  .flush_buffer= uart_flush_buffer,

  .ioctl= uart_ioctl,

  .throttle= uart_throttle,

  .unthrottle= uart_unthrottle,

  .send_xchar= uart_send_xchar,

  .set_termios= uart_set_termios,

  .set_ldisc= uart_set_ldisc,

  .stop= uart_stop,

  .start= uart_start,

  .hangup= uart_hangup,

  .break_ctl= uart_break_ctl,

  .wait_until_sent= uart_wait_until_sent,

  #ifdef CONFIG_PROC_FS

  .proc_fops= &uart_proc_fops,

  #endif

  .tiocmget= uart_tiocmget,

  .tiocmset= uart_tiocmset,

  .get_icount= uart_get_icount,

  #ifdef CONFIG_CONSOLE_POLL

  .poll_init= uart_poll_init,

  .poll_get_char= uart_poll_get_char,

  .poll_put_char= uart_poll_put_char,

  #endif

  };

  tty->ops = driver->ops;

  struct tty_driver *driver;

  struct tty_driver *console_driver = console_device(&index);

  tty->ops=driver->ops->console_drivers->driver = c->device(c, index)->

   tty_operations uart_ops=tty_operations uart_ops;--->tty->ops=driver->ops=tty_operations uart_ops

   

  */

  通過上面代碼分析可知：用操作/dev/console寫函數(shù)時

  .write= redirected_tty_write,

  static ssize_t tty_write(struct file *file, const char __user *buf,

  size_t count, loff_t *ppos)

  struct tty_struct *tty = file_tty(file);//包括tty_driver結(jié)構(gòu)體。

  ld = tty_ldisc_ref_wait(tty);

  ld->ops->write//////因此找到這個函數(shù)才是我們的根本，看是如何實現(xiàn)的。？？？？？？？？？？？？？？？？

  通過前面分析知：

  Ld->ops=tty_ldiscs[disc]=tty_ldiscs[0]=tty_ldisc_N_TTY

  因此ld->ops->write=n_tty_write//tty_ldisc_N_TTY中的函數(shù)完成線程規(guī)程檢查

  最后還是調(diào)用tty->ops->write(tty, b, nr);來輸出數(shù)據(jù)。規(guī)則檢查部份不能把數(shù)據(jù)輸出的串口

  綜上：對/dev/console裝備的寫函數(shù)的履行流程以下：

  Write->[ld->ops->write=n_tty_write]->[tty->ops=driver->ops]=[tty_operations uart_ops]=[.write= uart_write,]

  static int uart_write(struct tty_struct *tty,

  const unsigned char *buf, int count)

  __uart_start(tty);

  port->ops->start_tx(port);//ops= s3c24xx_serial_ops;

  static struct uart_ops s3c24xx_serial_ops = {

  .pm= s3c24xx_serial_pm,

  .tx_empty= s3c24xx_serial_tx_empty,

  .get_mctrl= s3c24xx_serial_get_mctrl,

  .set_mctrl= s3c24xx_serial_set_mctrl,

  .stop_tx= s3c24xx_serial_stop_tx,

  .start_tx= s3c24xx_serial_start_tx,

  .stop_rx= s3c24xx_serial_stop_rx,

  .enable_ms= s3c24xx_serial_enable_ms,

  .break_ctl= s3c24xx_serial_break_ctl,

  .startup= s3c24xx_serial_startup,

  .shutdown= s3c24xx_serial_shutdown,

  .set_termios= s3c24xx_serial_set_termios,

  .type= s3c24xx_serial_type,

  .release_port= s3c24xx_serial_release_port,

  .request_port= s3c24xx_serial_request_port,

  .config_port= s3c24xx_serial_config_port,

  .verify_port= s3c24xx_serial_verify_port,

  .wake_peer= s3c24xx_serial_wake_peer,

  };

  s3c24xx_serial_start_tx//這個函數(shù)是打開中斷  我們/dev/console應(yīng)當(dāng)是通過中斷來把數(shù)據(jù)發(fā)送出去的。數(shù)據(jù)存在struct circ_buf xmit結(jié)構(gòu)體中。這個函數(shù)只是把數(shù)據(jù)緩存在變量中和打開串口，發(fā)送數(shù)據(jù)是在中斷中進行的。tty->ops->open(tty, filp);====s3c24xx_serial_startup打開中斷ret = request_irq(ourport->rx_irq, s3c24xx_serial_rx_chars, 0,

    s3c24xx_serial_portname(port), ourport);注冊串口發(fā)送函數(shù)。

  static irqreturn_t

  static irqreturn_t s3c24xx_serial_tx_chars(int irq, void *id)

  struct s3c24xx_uart_port *ourport = id;

  struct circ_buf *xmit = &port->state->xmit;//這個是在s3c24xx_serial_start_tx中去指定的。

  /*

  ret = request_irq(ourport->rx_irq, s3c24xx_serial_rx_chars, 0,

    s3c24xx_serial_portname(port), ourport);*/

  上面中斷函數(shù)的id與/dev/console的tty_drvier是同1個變量。所以在觸發(fā)中斷發(fā)送時能正確的發(fā)送數(shù)據(jù)。wr_regb(port, S3C2410_UTXH, xmit->buf[xmit->tail]);

   

   

   

   

  /dev/tty字符裝備注冊流程分析：

  #define fs_initcall(fn)__define_initcall("5",fn,5)

  chr_dev_init->tty_init->MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 0)->tty_fops

  上面只是注冊了1個tty裝備。Tty實際上是1多個的。最后是tty_register_driver-》for (i = 0; i < driver->num; i++) {

  d = tty_register_device(driver, i, NULL);｝-》device_create(tty_class, device, dev, NULL, name);

  上面完成多個裝備的注冊tty裝備的注冊，這兒主要是串串的。所有的tty1字符輸輸入輸出裝備都可以用tty_register_driver來注冊。可以注冊多個。上面/dev/console只是利用了其中的1類來解決問題。Tty裝備是可以單獨來解決問題的。用tty_register_driver注冊。但我們分析的串口部份是用的tty_init來注冊裝備。然后通過打開函數(shù)來與tty_struct和tty_drvier關(guān)聯(lián)解決問題。大致分析了代碼發(fā)/dev/conosle/  /dev/tty邏輯差不多。細(xì)節(jié)就不去分析了。可以明確的是對這兩個裝備的輸入輸出都是由uboot傳入?yún)?shù)來決是那1個口的。前1個用于系統(tǒng)信息調(diào)試 ，后1個應(yīng)當(dāng)是作其它功能。對這裝備當(dāng)作1般裝備來理解。只是加入很多中間層，所以分析起來比較麻煩。暫不去細(xì)究。分析了好幾天還是亂。不是清晰的邏輯。

   

  static const struct file_operations tty_fops = {

  .llseek= no_llseek,

  .read= tty_read,

  .write= tty_write,

  .poll= tty_poll,

  .unlocked_ioctl 生活不易，碼農(nóng)辛苦
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