linux device driver3 讀書筆記（一）

一：機制與策略（轉）

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　　機制mechanism，策略policy。若是你看過《linux device drivers》，裏面給出了大概的介紹。機制提供了幹什麼(do what),策略提供如何作（how to do）。驅動程序完成機制的功能，把策略的實現留給用戶的應用程序。

 

       一般在機制中，驅動程序要完成打開，關閉，讀寫，控制等功能。這些都是設備使用時最基本的操做。而策略中就要實現一些高級的數據處理或界面功能。經過例子來講明會更好些。

 

       以RTC（實時時鐘設備）爲例。假設RTC共有8個REG，分別是2個控制寄存器、年寄存器、月寄存器、日寄存器、時寄存器、分寄存器、秒寄存器。RTC的啓動和關閉分別經過設定控制寄存器的某一個位來完成。

 

       1.    驅動程序提供open,release,write,read函數。Open和release很少說了，具體介紹一下read和write的功能。Read中經過IO端口操做能夠讀入這8個寄存器的值，Write中經過IO端口操做能夠寫入這8個寄存器的值。僅僅這樣驅動程序已經爲應用程序提供了全部完成對RTC設備訪問的接口。這樣或許對應用程序操做RTC不是很方便，所以在發佈驅動程序的時候，咱們提供了針對RTC的用戶函數庫。好比setDate,setTime等，這些函數無非就是把驅動程序中的read和write組合調用了一下。可是採用這種策略，用戶寫應用程序時就會更方便，對底層的細節就沒必要知道的太多。

 

       2.    另外一個能夠選擇的機制就是驅動程序中引入ioctl函數，驅動程序把setDate,setTime操做的功能在ioctl函數中實現。Ioctl經過IO端口操做訪問8個寄存器就能夠完成。未來驅動程序發佈時，不用提供用戶函數庫。只要告訴開發人員IOCTL函數的操做碼便可，使用不一樣的ioctl調用就能夠完成setDate,setTime功能。

 

      經過上面兩種狀況能夠看出，機制不一樣提供的策略選擇不一樣，機制能夠把策略中的一些功能集成。可是如何選擇正確的機制和策略組合呢？

 

      針對上面2中機制提供，分析各自優缺點：

      第一種方案中，因爲沒有提供Ioctl函數，驅動程序必然會佔用內存小。並且對於RTC設備，咱們不會常常去setDate,setTime，所以這種小几率使用的函數放到用戶庫中實現更好。

      第二中方案，不用提供用戶函數庫，發佈方便。可是ioctl函數會常駐內存中，儘管他可能一直得不到調用！這中方式更符合面向對象的編程思想。

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二：用戶空間和內核空間

一個模塊在內核空間運行, 而應用程序在用戶空間運行. 這個概念是操做系統理論的基礎，

驅動模塊試涉及到內核態以及用戶態，當應用程序發出一個systerm call或者被硬件的中斷掛起，內核在上下文中執行systerm call（系統調用），內核和應用程序的memory map也不一樣，因此

內核的內存空間以及應用程序的內存空間不能互相訪問，要用到copy_to_user 以及copy_from_user函數；

內核程序與應用程序最大的不一樣是內核是併發的，而應用程序是按順序執行的；因此應用程序不用擔憂上線文切換，而內核必需要作好上下文切換；

2.6內核之後，內核是搶佔式的，這必需要求內核代碼是可重入的

內核的棧是很是小的，內核共用4k的棧，因此當須要大的結構體時，是使用堆內存；kzalloc

驅動模塊的代碼中的函數以及數據結構跟內核的版本緊密相連，因此編譯模塊的時候要選用正確的內核版本，安裝模塊的時候也要選擇正確的內核版本；

若是

 

2.6 預備知識

#include <linux/module.h>　　　　　　包含大量的模塊加載卸載的頭文件 如module_init 、module_exit等函數
#include <linux/init.h>　　　　　　　　指定清理的初始化函數，init的初始化函數

MODULE_LICENSE("GPL");　　　　　　內核認識的特定許可有, "GPL"( 適用 GNU 通用公共許可的任何版本 ),

 

MODULE_AUTHOR ( 聲明誰編寫了模塊 ),

MODULE_DESCRIPION( 一我的可讀的關於模塊作什麼的聲明 ),

MODULE_VERSION ( 一個代碼修訂版本號

MODULE_ALIAS ( 模塊爲人所知的另外一個名子 )

以及 MODULE_DEVICE_TABLE ( 來告知用戶空間, 模塊支持那些設備 ).

 

 

2.7 初始化中的錯誤處理

這點很重要，好比你在insmodu 一個模塊的時候加載失敗，若是這個驅動模塊的代碼沒有進行相關錯誤處理，在加載會出現更多問題

錯誤恢復是最好使用goto語句；

 

 1 int __init my_init_function(void)  2 {  3 int err;  4 err = register_this(ptr1, "skull"); /* registration takes a pointer and a name */
 5 if (err)  6 goto fail_this;  7 err = register_that(ptr2, "skull");  8 if (err)  9 goto fail_that; 10 err = register_those(ptr3, "skull"); 11 if (err) 12 goto fail_those; 13 return 0; /* success */
14 fail_those: 15 unregister_that(ptr2, "skull"); 16 fail_that: 17 unregister_this(ptr1, "skull"); 18 fail_this: 19 return err; /* propagate the error */
20 }

 

或者在失敗的時候直接執行你的清理函數便可，可是這樣須要更多的上下文切換，消耗更過的內存空間，寄存器等；或者能夠下下面一個函數；

檢查每種操做的狀態，在清理，可是這樣作的壞處是須要定義不少歌變量，仍是用goto比較好；

 1 struct something *item1;  2 struct somethingelse *item2;  3 int stuff_ok;  4 void my_cleanup(void)  5 {  6 if (item1)  7 release_thing(item1);  8 if (item2)  9 release_thing2(item2); 10 if (stuff_ok) 11 unregister_stuff(); 12 return; 13 }

 1 int __init my_init(void)  2 {  3 int err = -ENOMEM;  4 item1 = allocate_thing(arguments);  5 item2 = allocate_thing2(arguments2);  6 if (!item2 || !item2)  7 goto fail;  8 err = register_stuff(item1, item2);  9 if (!err) 10 stuff_ok = 1; 11 else
12 goto fail; 13 return 0; /* success */
14 fail: 15 my_cleanup(); 16 return err; 17 }