linux驱动有基本的接口进行注册和卸载，这里不再做详细说明，本文主要关注linux字符设备驱动框架实现的细节。
1.字符设备驱动抽象结构
字符设备驱动管理的核心对象是字符设备，从字符设备驱动程序的设计框架出发，内核为字符设备抽象出数据结构struct cdev，定义如下：
include/linux/cdev.h
struct cdev {
struct kobject kobj;
struct module *owner;
const struct file_operations *ops;
struct list_head list;
dev_t dev;
unsigned int count;
};设备驱动程序中可以有两种方式来产生struct cdev对象，一种是静态定义的方式，另一种是在程序的执行期通过动态分配。而一个struct cdev对象在被加入系统前，应该被初始化，可以通过cdev_init接口完成，具体实现如下：
void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
{
memset(cdev, 0, sizeof *cdev);
INIT_LIST_HEAD(&cdev->list);
kobject_init(&cdev->kobj, &ktype_cdev_default);
cdev->ops = fops;
}2.设备号及设备节点
由于struct cdev在添加到系统时需要设备号和设备节点的知识，所以此处先做个简介。
2.1 设备号分配与管理
linux系统中设备号由主设备号和次设备号组成，内核使用主设备号来定位设备驱动程序，用次设备号来管理同类设备。使用dev_t类型变量标记设备号，具体定义如下：
include/linux/types.h
typedef __u32 __kernel_dev_t;
typedef __kernel_dev_t dev_t;在当前版本内核，dev_t的低20位表示次设备号，高12位表示主设备号，具体定义如下：
include/linux/kdev_t.h
#define MINORBITS20
#define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1)
#define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))
#define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))
#define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))
字符设备涉及到设备号分配的内核函数
fs/char_dev.c
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)
{
struct char_device_struct *cd;
dev_t to = from + count;
dev_t n, next;
for (n = from; n < to; n = next) {
next = MKDEV(MAJOR(n)+1, 0);
if (next > to)
next = to;
cd = __register_chrdev_region(MAJOR(n), MINOR(n), next - n, name);
if (IS_ERR(cd))
goto fail;
}
return 0;
fail:
to = n;
for (n = from; n < to; n = next) {
next = MKDEV(MAJOR(n)+1, 0);
kfree(__unregister_chrdev_region(MAJOR(n), MINOR(n), next - n));
}
return PTR_ERR(cd);
}
该函数第一个参数表示设备号，第二个参数表示连续设备编号个数，即驱动管理的同类设备个数，第三个参数表示设备的名称，该函数的核心是__register_chrdev_region，讨论该函数前需要先看下全局指针数组chrdevs，这个数组每一项都指向一个struct char_device_struct结构，具体定义如下：
static struct char_device_struct
{
struct char_device_struct *next;
unsigned int major;
unsigned int baseminor;
int minorct;
char name[64];
struct cdev *cdev;/* will die */
} *chrdevs[CHRDEV_MAJOR_HASH_SIZE];
__register_chrdev_region将当前设备驱动程序使用的设备号记录到这个数组中，首先分配一个struct char_device_struct的对象，然后对其初始化，完成后哈希遍历char devs并将这个对象添加到数组中。 在对字符设备初始化后，需要将该设备添加到内核当中，可以查看cdev_add函数定义。
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
{
int error;
p->dev = dev;
p->count = count;
error = kobj_map(cdev_map, dev, count, NULL,exact_match, exact_lock, p);
if (error)
return error;
kobject_get(p->kobj.parent);
return 0;
}cdev_add函数的核心是通过kobj_map实现，后者通过操作一个全局变量cdev_map把设备加入到哈希表中，cdev_map定义如下： static struct kobj_map *cdev_map;
struct kobj_map {
struct probe {
struct probe *next;
dev_t dev;
unsigned long range;
struct module *owner;
kobj_probe_t *get;
int (*lock)(dev_t, void *);
void *data;
} *probes[255];
struct mutex *lock;
}; 简单的说，设备驱动程序通过调用cdev_add把它所管理的设备对象指针嵌入到一个struct probe节点对象中，然后再把该节点加入到cdev_map的哈希链表中。
2.2 设备节点的生成
设备节点的创建可以使用mknod指令在/dev目录下进行创建，例如mknod /dev/demodev c 2 0，如果该指令成功执行，将会在/dev目录下生成一个demodev的字符设备节点。
而mknod实际上是通过系统调用sys_mknod进入内核空间，函数的原型asmlinkage long sys_mknod(const char __user *filename, umo