Linux设备驱动程序模型

笑珺尧然

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1、Linux设备驱动程序模型
Linux系统中包含字符设备、块设备、网路设备三类基本的设备驱动程序。随着技术的不断进步，Linux驱动程序体系的拓扑结构越来越复杂，Linux 2.4内核已经不能适应这种形势的需求。为此2.6内核开发了全新的设备模型，它采用Sysfs文件系统，该文件系统是一个类似于proc文件系统的特殊文件系统，用于将系统中的设备组织成层次结构，并向用户态程序提供详细的内核数据结构信息。该模型在智能电源管理、热插拔以及与用户空间交互等方面具有明显的优势。本章主要介绍Linux内核中的驱动程序模型，包括三类设备的驱动程序、proc文件系统、Sysfs文件系统、Kobject等内容。
1.1 设备驱动程序基础
1.1.1 驱动程序的概念
所谓设备驱动程序就是控制与管理硬件设备数据收发的软件，它是应用程序与硬件设备沟通的桥梁。从本质上讲设备驱动程序主要负责硬件设备的数据读写、参数配置与中断处理。设备驱动程序是操作系统的一部分，通常运行在内核层。应用层通过系统调用进入内核层，内核层根据系统调用号来调用驱动程序对应的接口函数。图1-1说明了Linux驱动程序的运行原理。


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图1-1 设备驱动程序的原理

Linux中的大部分驱动程序，是以内核模块的形式编写的。内核模块是Linux内核向外部提供的一个接口，其全称为动态可加载内核模块（Loadable Kernel Module，LKM）。Linux内核本身是一个单内核（monolithic kernel），具有效率高的优点，也具有可扩展性和可维护性差的缺陷。模块机制就是为了弥补这一缺陷而设计的。内核模块可以被单独编译，它在运行时被链接到内核，作为内核的一部分在内核空间运行。要让内核支持可加载模块，需要配置内核的【Enable loadable module support】选项，如图1-2所示。


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