11.1設備驅(qū)動概述

11.1.1設備驅(qū)動簡介及驅(qū)動模塊

操作系統(tǒng)是通過各種驅(qū)動程序來駕馭硬件設備的，它為用戶屏蔽了各種各樣的設備，驅(qū)動硬件是操作系統(tǒng)最基本的功能，并且提供統(tǒng)一的操作方式。設備驅(qū)動程序是內(nèi)核的一部分，硬件驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)最基本的組成部分，在Linux內(nèi)核源程序中也占有60%以上。因此，熟悉驅(qū)動的編寫是很重要的。

在第2章中已經(jīng)提到過，Linux內(nèi)核中采用可加載的模塊化設計（LKMs，LoadableKernelModules），一般情況下編譯的Linux內(nèi)核是支持可插入式模塊的，也就是將最基本的核心代碼編譯在內(nèi)核中，其他的代碼可以編譯到內(nèi)核中，或者編譯為內(nèi)核的模塊文件（在需要時動態(tài)加載）。

常見的驅(qū)動程序是作為內(nèi)核模塊動態(tài)加載的，比如聲卡驅(qū)動和網(wǎng)卡驅(qū)動等，而Linux最基礎的驅(qū)動，如CPU、PCI總線、TCP/IP協(xié)議、APM（高級電源管理）、VFS等驅(qū)動程序則直接編譯在內(nèi)核文件中。有時也把內(nèi)核模塊叫做驅(qū)動程序，只不過驅(qū)動的內(nèi)容不一定是硬件罷了，比如ext3文件系統(tǒng)的驅(qū)動。因此，加載驅(qū)動就是加載內(nèi)核模塊。

這里，首先列舉一些模塊相關的命令。

n lsmod列出當前系統(tǒng)中加載的模塊，其中左邊第一列是模塊名，第二列是該模塊大小，第三列則是使用該模塊的對象數(shù)目。如下所示：

$lsmod

ModuleSizeUsedby

Autofs120680(autoclean)(unused)

eepro100181281

iptable_nat 192520(autoclean)(unused)

ip_conntrack185401(autoclean)[iptable_nat]

iptable_mangle22720(autoclean)(unused)

iptable_filter22720(autoclean)(unused)

ip_tables119365[iptable_natiptable_mangleiptable_filter]

usb-ohci193280(unused)

usbcore545281[usb-ohci]

ext3677282

jbd444802[ext3]

aic7xxx1147043

sd_mod115843

scsi_mod985122[aic7xxxsd_mod]

n rmmod是用于將當前模塊卸載。

n insmod和modprobe是用于加載當前模塊，但insmod不會自動解決依存關系，即如果要加載的模塊引用了當前內(nèi)核符號表中不存在的符號，則無法加載，也不會去查在其他尚未加載的模塊中是否定義了該符號；modprobe可以根據(jù)模塊間依存關系以及/etc/modules.conf文件中的內(nèi)容自動加載其他有依賴關系的模塊。

11.1.2設備分類

本書在前面也提到過，Linux的一個重要特點就是將所有的設備都當做文件進行處理，這一類特殊文件就是設備文件，它們可以使用前面提到的文件、I/O相關函數(shù)進行操作，這樣就大大方便了對設備的處理。它通常在/dev下面存在一個對應的邏輯設備節(jié)點，這個節(jié)點以文件的形式存在。

Linux系統(tǒng)的設備分為3類：字符設備、塊設備和網(wǎng)絡設備。

n 字符設備通常指像普通文件或字節(jié)流一樣，以字節(jié)為單位順序讀寫的設備，如并口設備、虛擬控制臺等。字符設備可以通過設備文件節(jié)點訪問，它與普通文件之間的區(qū)別在于普通文件可以被隨機訪問（可以前后移動訪問指針），而大多數(shù)字符設備只能提供順序訪問，因為對它們的訪問不會被系統(tǒng)所緩存。但也有例外，例如幀緩存(framebuffer)是一個可以被隨機訪問的字符設備。

n 塊設備通常指一些需要以塊為單位隨機讀寫的設備，如IDE硬盤、SCSI硬盤、光驅(qū)等。塊設備也是通過文件節(jié)點來訪問，它不僅可以提供隨機訪問，而且可以容納文件系統(tǒng)（例如硬盤、閃存等）。Linux可以使用戶態(tài)程序像訪問字符設備一樣每次進行任意字節(jié)的操作，只是在內(nèi)核態(tài)內(nèi)部中的管理方式和內(nèi)核提供的驅(qū)動接口上不同。