Linux Kernel (Ядро линукса) (часть 2)

Драйверы устройств

Драйвер устройства — это набор процедур ядра, который заставляет аппаратное устройство реагировать на программный интерфейс, определяемый каноническим набором функций VFS (open, read, lseek, iocti и т. д.), которые используются для управления устройством. Фактическая реализация возлагается на драйвер. Поскольку разные устройства имеют разные контроллеры ввода/вывода и, следовательно, разные наборы команд и разную информацию о состоянии, у большинства устройств ввода/вывода есть собственные драйверы.

Существует много типов драйверов устройств. В основном, они различаются уровнем поддержки, предлагаемой приложениям в режиме пользователя, а
также стратегиями буферизации данных, собираемых с аппаратных устройств. Поскольку эти особенности драйверов сильно зависят от их внутренней структуры, мы обсудим их в разд. ”Прямой доступ к памяти (DMA)" и "Стратегии буферизации для символьных устройств”.

Драйвер устройства состоит не только из функций, реализующих операции файла устройства. Перед тем как драйвером можно будет пользоваться, необходимо произвести определенные действия. Мы рассмотрим их в следующих разделах.

Регистрация драйвера устройства

Нам известно, что каждый системный вызов для файла устройства транслируется ядром в вызов подходящей функции соответствующего драйвера. Чтобы это произошло, драйвер устройства должен зарегистрировать себя. Другими словами, регистрация драйвера означает выделение нового дескриптора device driver, занесение его в структуры модели драйвера устройства и связывание его с соответствующим файлом (или файлами) устройства. Обращения к файлам устройств, чьи драйверы не были предварительно зарегистрированы, завершаются с кодом ошибки -enodev.

Если драйвер устройства статически вкомпилирован в ядро, его регистрация выполняется на этапе инициализации ядра. Если же драйвер откомпилирован как модуль ядра его регистрация выполняется при загрузке модуля. В последнем случае драйвер может отменить собственную регистрацию при выгрузке модуля.

Рассмотрим в качестве примера типичное PCI-устройство. Чтобы правильно управлять им, его драйвер должен выделить дескриптор типа pci driver, который используется PCI-слоем ядра для управления устройством. После инициализации некоторых полей этого дескриптора драйвер вызывает функцию pci register driver о. Фактически, дескриптор pci driver включает в себя встроенный дескриптор device driver, а фуНКЦИЯ pci register function просто инициализирует поля встроенного дескриптора драйвера и вызывает функцию driver register , чтобы занести драйвер в структуры модели драйвера устройства.

Когда драйвер устройства проходит регистрацию, ядро ищет не поддерживаемые аппаратные устройства, которыми, вероятно, мог бы управлять этот драйвер. Для этого оно использует метод match соответствующего дескриптора типа ШИНЫ bus type И метод probe объекта device driver. ЕСЛИ устройство, которым может управлять драйвер, обнаружено, ядро выделяет объект device И вызывает фуНКЦИЮ device register , Чтобы занести ЭТО устройство в модель драйвера устройства.