文档介绍：在总结的过程中参考了下面一些资料,在此表示感谢:
[1] <Understanding work Internals>
[2] <Linux那些事儿之我是U盘>
[3] <Essential Linux Device Drivers>
[4] <Linux Device Driver> 3rd Edition.
1. 总线、设备和驱动
简单介绍
Linux设备模型中三个很重要的概念就是总线、设备和驱动,即bus,device和driver。它们分别对应的数据结构分别为struct bus_type,struct device和struct device_driver。
总线是处理器与一个或多个设备之间的通道,在设备模型中,所有的设备都通过总线相连。在最底层,Linux系统中的每一个设备都用device结构的一个实例来表示。而驱动则是使总线上的设备能够完成它应该完成的功能。
在系统中有多种总线,如PCI总线、SCSI总线等。系统中的多个设备和驱动是通过总线让它们联系起来的。在bus_type中两个很重要的成员就是struct kset drivers和struct kset devices。它分别代表了连接在这个总线上的两个链,一个是设备链表,另一个则是设备驱动链表。也就是说,通过一个总线描述符,就可以找到挂载到这条总线上的设备,以及支持该总线的不同的设备驱动程序。
总线、设备与驱动的绑定
在系统启动时,它会对每种类型的总线创建一个描述符,并将使用该总线的设备链接到该总线描述符的devices链上来。也即是说在系统初始化时,它会扫描连接了哪些设备,并且为每个设备建立一个struce device变量,然后将该变量链接到这个设备所连接的总线的描述符上去。另一方面,每当加载了一个设备驱动,则系统也会准备一个struct device_driver结构的变量,然后再将这个变量也链接到它所在总线的描述符的drivers链上去。
对于设备来说,在结构体struct device中有两个重要的成员,一个是struct bus_type *bus,另一个是struct device_driver *driver。bus成员就表示该设备是链接到哪一个总线上的,而driver成员就表示当前设备是由哪个驱动程序所驱动的。对于驱动程序来说,在结构体struct device_driver中也有两个成员,struct bus_type *bus和struct list_head devices,这里的bus成员也是指向这个驱动是链接到哪个总线上的,而devices这个链表则是表示当前这个驱动程序可以去进行驱动的那些设备。一个驱动程序可以支持一个或多个设备,而一个设备则只会绑定给一个驱动程序。
对于device与device_driver之间建立联系的方式,主要有两种方式。第一种,在计算机启动的时候,总线开始扫描连接在其上的设备,为每个设备建立一个struct device变量并链接到该总线的devices链上,然后开始初始化不同的驱动程序,驱动程序到它所在的总线的devices链上去遍历每一个还没有被绑定给某个驱动的设备,然后再查看是否能够支持这种设备,如果它能够支持这种设备,则将这个设备与这个驱动联系起来。即,将这个设备的device变量加到驱动的devices链上,同时让struct device中的device_driver指向当前这个驱动。第二种则是热插拔。也即是在系统运行时插入了设备,此时内核会去查找在该bus链上注册了的device_driver,然后再将设备与驱动联系起来。设备与驱动根据什么规则联系起来,它们是如何被联系起来的代码我们将在后面的章节进行详细的描述。
PCI总线
PCI是一种在CPU与I/O设备之间进行高速数据传输的一种总线。有很多设备都是使用PCI总线的,网卡就是其中之一。我们在前面讲了那些总线、设备与驱动方面的知识,原因就在于网卡是连接到PCI总线上,所以PCI总线、网卡设备以及网卡驱动就成了我们研究网卡的一个很重要的线索,尤其是在网络的链路层部分。下图显示了在一个系统中PCI设备的一个框图:
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PCI
2008-12-15 22:46
PCI子系统声明了一个bus_type结构,为pci_bus_type。它就是PCI总线的描述符。在这个变量上,链接了PCI设备以及支持PCI设备的驱动程序。
PCI设备与驱动
PCI设备通常由一组参数唯一地标识,它们被vendorID,deviceID和class nodes所标识,即设备厂商,型号等,这些参数保存在pci_device_id结构中。每个PCI设备都会被分配一个pci_d