linux device driver3 读书笔记

Posted 2020-09-09 biaohc

一：机制与策略（转）

　　http://www.51hei.com/bbs/dpj-29441-1.html

　　机制mechanism，策略policy。如果你看过《linux device drivers》，里面给出了大概的介绍。机制提供了干什么(do what),策略提供如何做（how to do）。驱动程序完成机制的功能，把策略的实现留给用户的应用程序。

 

       通常在机制中，驱动程序要完成打开，关闭，读写，控制等功能。这些都是设备使用时最基本的操作。而策略中就要实现一些高级的数据处理或界面功能。通过例子来说明会更好些。

 

       以RTC（实时时钟设备）为例。假设RTC共有8个REG，分别是2个控制寄存器、年寄存器、月寄存器、日寄存器、时寄存器、分寄存器、秒寄存器。RTC的启动和关闭分别通过设定控制寄存器的某一个位来完成。

 

       1.    驱动程序提供open,release,write,read函数。Open和release不多说了，具体介绍一下read和write的功能。Read中通过IO端口操作可以读入这8个寄存器的值，Write中通过IO端口操作可以写入这8个寄存器的值。仅仅这样驱动程序已经为应用程序提供了所有完成对RTC设备访问的接口。这样或许对应用程序操作RTC不是很方便，因此在发布驱动程序的时候，我们提供了针对RTC的用户函数库。比如setDate,setTime等，这些函数无非就是把驱动程序中的read和write组合调用了一下。但是采用这种策略，用户写应用程序时就会更方便，对底层的细节就不必知道的太多。

 

       2.    另一个可以选择的机制就是驱动程序中引入ioctl函数，驱动程序把setDate,setTime操作的功能在ioctl函数中实现。Ioctl通过IO端口操作访问8个寄存器就可以完成。将来驱动程序发布时，不用提供用户函数库。只要告诉开发人员IOCTL函数的操作码即可，使用不同的ioctl调用就可以完成setDate,setTime功能。

 

      通过上面两种情况可以看出，机制不同提供的策略选择不同，机制可以把策略中的一些功能集成。但是如何选择正确的机制和策略组合呢？

 

      针对上面2中机制提供，分析各自优缺点：

      第一种方案中，由于没有提供Ioctl函数，驱动程序必然会占用内存小。而且对于RTC设备，我们不会经常去setDate,setTime，因此这种小概率使用的函数放到用户库中实现更好。

      第二中方案，不用提供用户函数库，发布方便。但是ioctl函数会常驻内存中，尽管他可能一直得不到调用！这中方式更符合面向对象的编程思想。

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二：用户空间和内核空间

一个模块在内核空间运行, 而应用程序在用户空间运行. 这个概念是操作系统理论的基础，

驱动模块试涉及到内核态以及用户态，当应用程序发出一个systerm call或者被硬件的中断挂起，内核在上下文中执行systerm call（系统调用），内核和应用程序的memory map也不同，所以

内核的内存空间以及应用程序的内存空间不能互相访问，要用到copy_to_user 以及copy_from_user函数；

内核程序与应用程序最大的不同是内核是并发的，而应用程序是按顺序执行的；所以应用程序不用担心上线文切换，而内核必须要做好上下文切换；

2.6内核以后，内核是抢占式的，这必须要求内核代码是可重入的

内核的栈是非常小的，内核共用4k的栈，所以当需要大的结构体时，是使用堆内存；kzalloc

驱动模块的代码中的函数以及数据结构跟内核的版本紧密相连，所以编译模块的时候要选用正确的内核版本，安装模块的时候也要选择正确的内核版本；

如果

 

2.6 预备知识

#include <linux/module.h>　　　　　　包含大量的模块加载卸载的头文件 如module_init 、module_exit等函数
#include <linux/init.h>　　　　　　　　指定清理的初始化函数，init的初始化函数

MODULE_LICENSE("GPL");　　　　　　内核认识的特定许可有, "GPL"( 适用 GNU 通用公共许可的任何版本 ),

 

MODULE_AUTHOR ( 声明谁编写了模块 ),

MODULE_DESCRIPION( 一个人可读的关于模块做什么的声明 ),

MODULE_VERSION ( 一个代码修订版本号

MODULE_ALIAS ( 模块为人所知的另一个名子 )

以及 MODULE_DEVICE_TABLE ( 来告知用户空间, 模块支持那些设备 ).

 

 

2.7 初始化中的错误处理

这点很重要，比如你在insmodu 一个模块的时候加载失败，如果这个驱动模块的代码没有进行相关错误处理，在加载会出现更多问题

错误恢复是最好使用goto语句；

 

 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 }

 

或者在失败的时候直接执行你的清理函数即可，但是这样需要更多的上下文切换，消耗更过的内存空间，寄存器等；或者可以下下面一个函数；

检查每种操作的状态，在清理，但是这样做的坏处是需要定义很多歌变量，还是用goto比较好；

 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 }