块设备驱动程序

Linux设备驱动程序原理及框架-内核模块入门篇内核模块介绍应用层加载模块操作过程内核如何支持可安装模块内核提供的接口及作用模块实例内核模块内核模块介绍Linux采用的是整体式的内核结构，这种结构采用的是整体式的内核结构，采用的是整体式的内核结构的内核一般不能动态的增加新的功能。

为此，的内核一般不能动态的增加新的功能。

为此，Linux提供了一种全新的机制，叫(可安装) 提供了一种全新的机制，可安装) 提供了一种全新的机制模块” )。

利用这个机制“模块”(module)。

利用这个机制，可以)。

利用这个机制，根据需要，根据需要，在不必对内核重新编译链接的条件将可安装模块动态的插入运行中的内核，下，将可安装模块动态的插入运行中的内核，成为内核的一个有机组成部分；成为内核的一个有机组成部分；或者从内核移走已经安装的模块。

正是这种机制，走已经安装的模块。

正是这种机制，使得内核的内存映像保持最小，的内存映像保持最小，但却具有很大的灵活性和可扩充性。

和可扩充性。

内核模块内核模块介绍可安装模块是可以在系统运行时动态地安装和卸载的内核软件。

严格来说，卸载的内核软件。

严格来说，这种软件的作用并不限于设备驱动，并不限于设备驱动，例如有些文件系统就是以可安装模块的形式实现的。

但是，另一方面，可安装模块的形式实现的。

但是，另一方面，它主要用来实现设备驱动程序或者与设备驱动密切相关的部分(如文件系统等)。

密切相关的部分(如文件系统等)。

课程内容内核模块介绍应用层加载模块操作过程内核如何支持可安装模块内核提供的接口及作用模块实例内核模块应用层加载模块操作过程内核引导的过程中，会识别出所有已经安装的硬件设备，内核引导的过程中，会识别出所有已经安装的硬件设备，并且创建好该系统中的硬件设备的列表树：文件系统。

且创建好该系统中的硬件设备的列表树：/sys 文件系统。

(udev 服务就是通过读取该文件系统内容来创建必要的设备文件的。

)。

1. 概述系统能够随机访问固定大小数据片的设备称为块设备，这些数据片称作块。

另一种基本的设备类型是字符设备。

字符设备按照字节流的方式被有序访问，像串口和键盘都属于字符设备。

这两种类型的设备的根本区别在于它们是否可以被随机访问，换句话说，就是能否在访问设备时随意从一个位置跳到另一个位置。

字符设备仅仅需要控制一个位置--当前位置；而块设备访问的位置必须在介质的不同区间前后移动，同时块设备对执行性能的要求很高。

如何管理块设备和如何管理队块设备的请求，该部分在内核中被称为块I/O层。

2. 解剖一个块设备块设备中最小的可寻址单元式扇区。

扇区最常见大小事512字节。

软件都会用到自己的最小逻辑可寻址单元--块。

块石文件系统的一种抽象--只能基于块来访问文件系统。

虽然物理磁盘寻址是按照扇区级来进行的，但是内核执行的所有磁盘操作都是按照块进行的。

所以，块只能数倍于扇区的大小，但大小不能超过一个页面。

扇区：设备的最小寻址单元，亦称"硬扇区"或"设备块"块：文件系统的最小寻址单元，亦称"文件块"或"I/O块"3. 缓冲区和缓冲区头当一个块被调用内存时，它要存储在一个缓冲区中。

每个缓冲区与一个块对应，它相当于是磁盘块在内存中的表示。

所有这些信息都和文件系统的控制信息密切交融，文件系统的控制信息储存在超级快中，超级块是一种包含文件系统信息的数据结构。

由于内核在处理数据需要相关的控制信息，所以每个缓冲区都有一个对应的描述符。

该描述符用buffer_head结构体表示，被称为缓冲区头，在文件<linux/buffer_head.h>中定义。

结构体中h_count域表示缓冲区的使用技术。

在操作缓冲区头之前，应该增加缓冲区头的引用计数，确保该缓冲区托不会再被分配出去，当完成对缓冲区的操作后，就减少引用计数。

缓冲区头的目的在于描述磁盘块和物理内存缓冲区之间的映射关系。

目录一、驱动开发环境的搭建 (1)1.1 关于DDK (1)1.2 关于驱动程序的编译 (1)1.3关于驱动程序的运行 (2)二、驱动程序的结构 (3)2.1 驱动程序的头文件 (3)2.2 驱动程序的入口点 (3)2.3 创建设备例程 (4)2.4 卸载驱动例程 (5)2.5 派遣例程 (6)三、编写驱动程序的基础知识 (6)3.1 内核模式下的字符串操作 (6)3.2 内核模式下各种开头函数的区别 (8)3.3 一个示例程序 (10)3.4 补充说明 (10)四、在驱动中使用链表 (10)4.1 内存的分配与释放 (10)4.2 使用LIST_ENTRY (12)4.3 使用自旋锁 (12)五、在驱动中读写文件 (15)5.1 使用OBJECT_ATTRIBUTES (15)5.2 创建、打开文件 (16)5.3 读写文件操作 (16)5.4 文件的其它相关操作 (18)六、在驱动中操作注册表 (18)6.1 创建、打开注册表 (19)6.2 读写注册表 (20)6.3 枚举注册表 (21)七、在驱动中获取系统时间 (21)7.1 获取启动毫秒数 (21)7.2 获取系统时间 (22)八、在驱动中创建内核线程 (23)8.1 创建内核线程 (23)8.2 关于线程同步 (24)九、初探IRP (25)9.1 IRP的概念 (25)9.2 IRP的处理 (26)9.3 IRP派遣例程示例 (27)十、驱动程序与应用层的通信 (29)10.1 使用WriteFile通信 (29)10.2 使用DeviceIoControl进行通信 (32)十二、驱动程序开发实例 (33)12.1 NT驱动程序 (33)12.2 WDM驱动程序 (35)十三、参考资料 (41)一、驱动开发环境的搭建1.1 关于DDK开发驱动程序必备的一个东西就是DDK（Device Development Kit，设备驱动开发包），它跟我们在ring3常听到的SDK差不多，只不过它们分别支持开发不同的程序而已。

发信人: olly (剑胆琴心), 信区: Linux标题: LINUX下的设备驱动程序三、UNIX系统下的设备驱动程序3.1、UNIX下设备驱动程序的基本结构在UNIX系统里，对用户程序而言，设备驱动程序隐藏了设备的具体细节，对各种不同设备提供了一致的接口，一般来说是把设备映射为一个特殊的设备文件，用户程序可以象对其它文件一样对此设备文件进行操作。

UNIX对硬件设备支持两个标准接口：块特别设备文件和字符特别设备文件，通过块（字符）特别设备文件存取的设备称为块（字符）设备或具有块（字符）设备接口。

块设备接口仅支持面向块的I/O操作，所有I/O操作都通过在内核地址空间中的I/O缓冲区进行，它可以支持几乎任意长度和任意位置上的I/O请求，即提供随机存取的功能。

字符设备接口支持面向字符的I/O操作，它不经过系统的快速缓存，所以它们负责管理自己的缓冲区结构。

字符设备接口只支持顺序存取的功能，一般不能进行任意长度的I/O请求，而是限制I/O请求的长度必须是设备要求的基本块长的倍数。

显然，本程序所驱动的串行卡只能提供顺序存取的功能，属于是字符设备，因此后面的讨论在两种设备有所区别时都只涉及字符型设备接口。

设备由一个主设备号和一个次设备号标识。

主设备号唯一标识了设备类型，即设备驱动程序类型，它是块设备表或字符设备表中设备表项的索引。

次设备号仅由设备驱动程序解释，一般用于识别在若干可能的硬件设备中，I/O请求所涉及到的那个设备。

设备驱动程序可以分为三个主要组成部分：(1) 自动配置和初始化子程序，负责检测所要驱动的硬件设备是否存在和是否能正常工作。

如果该设备正常，则对这个设备及其相关的、设备驱动程序需要的软件状态进行初始化。

这部分驱动程序仅在初始化的时候被调用一次。

(2) 服务于I/O请求的子程序，又称为驱动程序的上半部分。

调用这部分是由于系统调用的结果。

这部分程序在执行的时候，系统仍认为是和进行调用的进程属于同一个进程，只是由用户态变成了核心态，具有进行此系统调用的用户程序的运行环境，因此可以在其中调用sleep()等与进程运行环境有关的函数。

Rootkit技术rootkit的主要分类早期的rootkit主要为应用级rootkit，应用级rootkit主要通过替换login、ps、ls、netstat 等系统工具，或修改.rhosts等系统配置文件等实现隐藏及后门；硬件级rootkit主要指bios rootkit，可以在系统加载前获得控制权，通过向磁盘中写入文件，再由引导程序加载该文件重新获得控制权，也可以采用虚拟机技术，使整个操作系统运行在rootkit掌握之中；目前最常见的rootkit是内核级rootkit。

内核级rootkit又可分为lkm rootkit、非lkm rootkit。

lkm rootkit主要基于lkm技术，通过系统提供的接口加载到内核空间，成为内核的一部分，进而通过hook系统调用等技术实现隐藏、后门功能。

非lkm rootkit主要是指在系统不支持lkm机制时修改内核的一种方法，主要通过/dev/mem、/dev/kmem设备直接操作内存，从而对内核进行修改。

非lkm rootkit要实现对内核的修改，首先需要获得内核空间的内存，因此需要调用kmalloc分配内存，而kmalloc是内核空间的调用，无法在用户空间直接调用该函数，因此想到了通过int 0x80调用该函数的方法。

先选择一个不常见的系统调用号，在sys_call_table 中找到该项，通过写/dev/mem直接将其修改为kmalloc函数的地址，这样当我们在用户空间调用该系统调用时，就能通过int 0x80进入内核空间，执行kmalloc函数分配内存，并将分配好的内存地址由eax寄存器返回，从而我们得到了一块属于内核地址空间的内存，接着将要hack的函数写入该内存，并再次修改系统调用表，就能实现hook系统调用的功能。

rootkit的常见功能隐藏文件：通过strace ls可以发现ls命令其实是通过sys_getdents64获得文件目录的，因此可以通过修改sys_getdents64系统调用或者更底层的readdir实现隐藏文件及目录，还有对ext2文件系统直接进行修改的方法，不过实现起来不够方便，也有一些具体的限制。

如何安装和更新硬件驱动程序硬件驱动程序是与计算机硬件设备交互的关键组成部分。

通过正确安装和更新驱动程序，可以保证硬件设备正常运行，提升计算机性能和稳定性。

本文将详细介绍如何安装和更新硬件驱动程序的步骤和方法。

一、查找硬件信息在安装和更新硬件驱动程序之前，我们首先需要了解硬件设备的相关信息。

可以通过以下几种方式来查找硬件信息：1. 设备管理器：按下Win + X组合键，在弹出的菜单中选择"设备管理器"，展开其中的设备列表，可以查看到已连接到计算机上的硬件设备信息。

2. 系统信息：按下Win + R组合键，打开"运行"对话框，输入"msinfo32"，打开系统信息窗口。

在左侧的面板中选择"组件"下的"问题设备"，可以查看到与硬件设备相关的信息。

3. 第三方软件：有许多第三方软件可以帮助我们快速查找硬件信息，例如CPU-Z、Speccy等。

通过它们，可以获得硬件设备的详细规格和型号。

二、下载驱动程序在得知硬件设备的相关信息后，我们需要找到相应的驱动程序进行下载。

以下是下载驱动程序的几种常见途径：1. 官方网站：前往硬件设备的官方网站，通常可以在其支持或下载页面找到相应的驱动程序。

在官方网站下载驱动程序可以确保其完整性和兼容性。

2. 驱动程序更新软件：许多厂商提供专门的驱动程序更新软件，例如Nvidia的GeForce Experience、Intel的驱动更新工具等。

这些软件可以自动检测并下载最新版本的驱动程序。

3. 第三方驱动程序网站：一些第三方网站收集了各种硬件设备的驱动程序，例如DriverPack Solution、Snappy Driver Installer等。

但要注意确保所下载的驱动程序来源可靠。

三、安装驱动程序在下载好驱动程序之后，我们需要进行安装。

以下是安装驱动程序的步骤：1. 解压驱动程序文件：有些驱动程序下载下来是一个压缩包文件，需要使用解压工具将其解压缩到一个文件夹中。

什么是驱动程序驱动程序一、什么是驱动程序根据百度百科：驱动程序，英文名为“Device Driver”，全称为“设备驱动程序”，是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序，可以说相当于硬件的接口，操作系统只有通过这个接口，才能控制硬件设备的工作，假如某设备的驱动程序未能正确安装，便不能正常工作。

因此，驱动程序被誉为“ 硬件的灵魂”、“硬件的主宰”、和“硬件和系统之间的桥梁”等。

刚安装好的系统操作系统，很可能驱动程序安装得不完整。

硬件越新，这种可能性越大。

菜菜熊之前看到的“图标很大且颜色难看”就是没有安装好驱动的原因。

在软件测试中：在自底向上测试中，要编写称为测试驱动的模块调用正在测试的模块。

测试驱动模块以和将来真正模块同样的方式挂接，向处于测试的模块发送测试用例数据，接受返回结果，验证结果是否正确。

二、驱动程序的作用随着电子技术的飞速发展，电脑硬件的性能越来越强大。

驱动程序是直接工作在各种硬件设备上的软件，其“驱动”这个名称也十分形象的指明了它的功能。

正是通过驱动程序，各种硬件设备才能正常运行，达到既定的工作效果。

硬件如果缺少了驱动程序的“驱动”，那么本来性能非常强大的硬件就无法根据软件发出的指令进行工作，硬件就是空有一身本领都无从发挥，毫无用武之地。

这时候，电脑就正如古人所说的“万事俱备，只欠东风”，这“东风”的角色就落在了驱动程序身上。

如此看来，驱动程序在电脑使用上还真起着举足轻重的作用。

从理论上讲，所有的硬件设备都需要安装相应的驱动程序才能正常工作。

但像CPU、内存、主板、软驱、键盘、显示器等设备却并不需要安装驱动程序也可以正常工作，而显卡、声卡、网卡等却一定要安装驱动程序，否则便无法正常工作。

这是为什么呢？这主要是由于这些硬件对于一台个人电脑来说是必需的，所以早期的设计人员将这些硬件列为BIOS能直接支持的硬件。

换句话说，上述硬件安装后就可以被BIOS和操作系统直接支持，不再需要安装驱动程序。

课程设计题目内核模块编程和设备驱动程序学生姓名朱小波学号**********专业计算机科学与技术班级20091121指导教师张莉莉完成日期2012年1月5日Linux内核模块编程与设备驱动程序摘要:本文给出了一个linux字符设备驱动程序的例子，其包括了内核模块编程.其主要功能是：在内存虚拟一个字符设备，并由编写的驱动程序加载到系统，完成字符的输入与输出功能.此设备驱动程序可以用作linux实践教学的实例.关键词：字符设备驱动；内核模块编程；虚拟；模拟1 前言驱动程序是应用程序和硬件设备的一个接口，linux设备驱动程序属于内核的一部分，熟练驱动程序和内核模块开发需要硬件知识，了解操作系统的实现，需要了解内核基础知识，了解内核中的并发控制和同步以及复杂的软件结构框架.本文论述了如何在linux下实现一个简单的字符设备驱动程序，主要完成了内核树的建立、内核的编译、字符设备的模拟、字符设备的驱动、字符设备驱动程序的测试等.本文首先阐述了设备驱动程序和内核模块编程的基础知识，然后给出了实现一个设备驱动程序的总体框架，最后根据框架一步步详细完成了一个字符设备驱动程序，包括终端命令和源程序的编写.做好设备驱动程序可以更好的了解硬件和操作系统，本设备驱动程序可以作为操作系统实验课程的实例.2 设备驱动程序和内核模块编程相关基础知识linux内核是一个整体是结构.因此向内核添加任何东西.或者删除某些功能，都十分困难.为了解决这个问题. 引入了内核机制.从而可以可以动态的想内核中添加或者删除模块.模块不被编译在内核中，因而控制了内核的大小.然而模块一旦被插入内核，它就和内核其他部分一样.这样一来就会增加一部分系统开销.同时，假如模块出现问题.，也许会带来系统的崩溃.2.1模块的实现机制:启动时，由函数 void inti_modules 来初始化模块，.因为启动事很多时候没有模块.这个函数往往把内核自身当作一个虚模块.如由系统需要，则调用一系列以sys 开头的函数，对模块进行操作. 如:sys_creat_modules，sys_inti_modules ， sys_deldte_modules等等.这里会用到一些模块的数据就结构，在/usr/scr/linux/include/linux/module.h 中.块的加入有两种方法:一是手动加入:如:insmod modulename.另一种是根据需要，动态的加载模块.如你执行命令:$mount -t msdos /dev/hdd /mnt/d 时.系统便自动加载 FAT模块，以支持MSDOS 的文件系统.2.2 模块编程写一个模块，必须有一定的多进程编程基础.因为编的程序不是以一个独立的程序的来运行的.另外，因为，模块需要在内核模式下运行，会碰到内核空间和用户空间数据交换的问题.一般的数据复制函数无法完成这一个过程.因此系统已入了一些非凡的函数以用来完成内核空间和用户空间数据的交换. 这些函数有:void put _user、memcpy_tofs 等等，需要说明的是.模块编程和内核的版本有很大的关系. 假如版本不通可能造成，内核模块不能编译，或者.在运行这个模块时，出现不可测结果.如:系统崩溃等.对于每一个内核模块来说.必定包含两个函数：int init_module ：这个函数在插入内核时启动，在内核中注册一定的功能函数，或者用它的代码代替内核中某些函数的内容.因此，内核可以安全的卸载.int cleanup_module：当内核模块卸载时调用.将模块从内核中清除.2.3内核模块与应用程序对比应用程序是一个进程，编程从主函数main（）开始，主函数main返回即是进程结束，使用glibc的库.驱动程序是一系列内核函数，函数入口和出口不一样，使用Linux内核的函数，这些函数由内核在适当的时候来调用，这些函数可以用来完成硬件访问等操作.2.4设备的分类设备一般分为字符设备(char device)、块设备(block device)、网络设备(network device).图1：设备的分类i字符设备特点：像字节流一样来存取的设备( 如同文件 )通过/dev下的文件系统结点来访问通常至少需要实现 open, close, read, 和 write 等系统调用只能顺序访问的数据通道，不能前后移动访问指针.特例:比如framebuffer设备就是这样的设备，应用程序可以使用mmap或lseek访问图像的各个区域ii块设备特点：块设备通过位于 /dev 目录的文件系统结点来存取块设备和字符设备的区别仅仅在于内核内部管理数据的方式块设备有专门的接口，块设备的接口必须支持挂装（mount）文件系统.应用程序一般通过文件系统来访问块设备上的内容图2：块设备驱动图3：网络设备驱动linux中的大部分驱动程序，是以模块的形式编写的.这些驱动程序源码可以修改到内核中，也可以把他们编译成模块形式，在需要的时候动态加载.一个典型的驱动程序，大体上可以分为这么几个部分:1，注册设备在系统初启，或者模块加载时候，必须将设备登记到相应的设备数组，并返回设备的主驱动号，例如:对快设备来说调用 refister_blkdec将设备添加到数组blkdev中.并且获得该设备号.并利用这些设备号对此数组进行索引.对于字符驱动设备来说，要使用 module_register_chrdev来获得祝设备的驱动号.然后对这个设备的所有调用都用这个设备号来实现.图4：内核模块调用过程2，定义功能函数对于每一个驱动函数来说.都有一些和此设备密切相关的功能函数.那最常用的块设备或者字符设备来说.都存在着诸如 open read write ioctrol这一类的操作.当系统社用这些调用时.将自动的使用驱动函数中特定的模块.来实现具体的操作.而对于特定的设备.上面的系统调用对应的函数是一定的. 如:在块驱动设备中.当系统试图读取这个设备时)，就会运行驱动程序中的block_read 这个函数. 打开新设备时会调用这个设备驱动程序的device_open 这个函数.3，卸载模块在不用这个设备时，可以将它卸载.主要是从/proc 中取消这个设备的文件.可用特定的函数实现.3 设备驱动程序实现框架4 数据结构设计与主要功能函数（1）字符设备描述结构体：struct cdev {struct kobject kobj; /*内嵌的kobject对象*/struct module *owner; /*所属模块*/const struct file_operations *ops; /*文件操作结构体*/struct list_head list; /*双向循环链表*/dev_t dev; /*设备号32位高12位为主设备号，低20位为次设备号*/unsigned int count; /*设备数量*/};(2) 设备描述结构体struct mem_dev{char *data; /*数据*/unsigned long size; /*长度*/};表1 主要功能函数列表主要函数列表功能说明int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp) 文件打开int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp) 文件释放读文件static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_tsize, loff_t *ppos)写文件static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf,size_t size, loff_t *ppos)static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence) 文件定位static int memdev_init(void) 设备驱动模块加载static void memdev_exit(void) 卸载设备5 字符设备驱动程序的实现下载安装LINUX内核，需要下载和本机一样版本的内核源码.本设备驱动程序是在linux-3.0.12内核下进行的.5.1 安装编译内核所需要的软件并编译内核.使用以下命令安装需要的软件:sudo apt-get install build-essential autoconf automake cvs subversion kernel-package libncurses5-dev图5：安装所需软件在/pub/linux/kernel/v3.0/ 下载内核linux-3.0.12.tar.bz2将内核放置/usr/src目录下使用命令tar解压sudo tar jxvf linux-3.0.12.tar.bz2图6：解压内核使用以下命令配置系统cd linux-3.0.12cp /boot/config-`uname -r` ./.config #拷贝目前系统的配置文件make menuconfig终端会弹出一个配置界面最后有两项：load a kernel configuration... (.config)、save a kernel configuration... (.config) 选择load a kernel configuration保存，然后在选择save akernel configuration再保存退出，并退出配置环境.图7：配置系统参数make #这步需要比较长时间make bzImage #执行结束后，可以看到在当前目录下生成了一个新的文件: vmlinux, 其属性为-rwxr-xr-x.make modules #/* 编译模块*/make modules_install #这条命令能在/lib/modules目录下产生一个目录图8：make内核图9：make bzImage图10：make modules图11：make modules_installcd /usr/includerm -rf asm linux scsiln -s /usr/src/linux-3.0.12/include/asm-generic asmln -s /usr/src/linux-3.0.12/include/linux linuxln -s /usr/src/linux-3.0.12/include/scsi scsi5.2 编写字符设备驱动程序并调试编译.cd /rootmkdir firstdrivertouch memdev.c #建立驱动程序文件touch memdev.h #头文件touch Makefile #编写Makefile编译驱动程序模块make -C /lib/modules/3.0.0-12-generic/build M=/root/firstdriver modules图12：make 驱动程序ls查看当前目录的内容root@cloudswave-VirtualBox:~/firstdriver# lsMakefile memdev.h memdev.mod.c memdev.o Module.symversmemdev.c memdev.ko memdev.mod.o modules.order这里的memdev.ko就是生成的驱动程序模块.通过insmod命令把该模块插入到内核root@cloudswave-VirtualBox:~/firstdriver# insmod memdev.ko查看插入的memdev.ko驱动图13：查看插入的memdev.ko驱动可以看到memdev驱动程序被正确的插入到内核当中，主设备号为88，该设备号为如果这里定义的主设备号与系统正在使用的主设备号冲突，比如主设备号定义如下：#define MEMDEV_MAJOR 254，那么在执行insmod命令时，就会出现如下的错误：root@cloudswave-VirtualBox:~/firstdriver# insmod memdev.koinsmod: error inserting 'memdev.ko': -1 Device or resource busy5.3.测试驱动程序1，首先应该在/dev/目录下创建与该驱动程序相对应的文件节点，使用如下命令创建：root@cloudswave-VirtualBox:/dev# mknod memdev0 c 88 0使用ls查看创建好的驱动程序节点文件root@cloudswave-VirtualBox:/dev# ls -al memdev0图14：驱动程序节点文件2，编写如下应用程序memtest.c，来对驱动程序进行测试.编译并执行该程序root@cloudswave-VirtualBox:~/firstdriver# gcc -o memtest memtest.croot@cloudswave-VirtualBox:~/firstdriver# ./memtest图15：程序测试驱动手动测试驱动的方法：root@cloudswave-VirtualBox:~/firstdriver# echo 'haha shi wo' > /dev/memdev0root@cloudswave-VirtualBox:~/firstdriver# cat /dev/memdev06.小结：LINUX使用make编译驱动程序模块的过程.Linux内核是一种单体内核，但是通过动态加载模块的方式，使它的开发非常灵活、方便.那么，它是如何编译内核的呢？我们可以通过分析它的Makefile入手.以下是一个当我们写完一个hello模块，编写类似以上的Makefile.然后用命令make编译.假设我们把hello模块的源代码放在/home/examples/hello/下.当我们在这个目录运行make时，make是怎么执行的呢？首先，由于make后面没有目标，所以make会在Makefile中的第一个不是以.开头的目标作为默认的目标执行.于是default成为make的目标.make会执行make-C/lib/modules/3.0.0-12-generic/build M=/home/examples/hello/modules是一个指向内核源代码/usr/src/linux的符号链接.可见，make执行了两次.第一次执行时是读hello模块的源代码所在目录/home/examples/hello/下的Makefile.第二次执行时是执/usr/src/linux/下的Makefile.7 结束语本文给出了一个字符设备驱动与内核模块编程的完整实例，可以从中掌握内核编译、内核编程基础、设备驱动程序开发基础，优点是比较详细的给出了驱动开发的流程，并且把每一步的操作进行了详细的说明包括要执行的终端命令.最后还分析了驱动编译的过程.这样有利于初学者了解学习设备驱动的开发.有待进一步改进之处在于：此设备驱动程序针对的是字符设备，实现的功能比较简单，以后有时间可根据这次的开发流程，参考api编写块设备和网络设备的驱动程序.参考文献［1］Abraham Silberschatz 操作系统概念（第七版）影印版高等教育出版社，2007 ［2］费翔林Linux操作系统实验教程高等教育出版社，2009［3］(美)博韦等(DanielP. Bovet) 编著深入理解LINUX内核北京：中国电力出版社，2008 ［4］Jonahan Corbet编著Linux设备驱动程序北京：中国电力出版社，2005附录。

第9章习题解答一、填空1．MS-DOS操作系统由BOOT、IO.SYS、MSDOS.SYS以及 所组成。

2．MS-DOS的一个进程，由程序（包括代码、数据和堆栈）、程序段前缀以及环境块三部分组成。

3．MS-DOS向用户提供了两种控制作业运行的方式，一种是批处理方式，一种是命令处理方式。

4．MS-DOS存储管理规定，从地址0开始每16个字节为一个“节”，它是进行存储分配的单位。

5．MS-DOS在每个内存分区的前面都开辟一个16个字节的区域，在它里面存放该分区的尺寸和使用信息。

这个区域被称为是一个内存分区所对应的内存控制块。

6．MS-DOS有4个存储区域，它们是：常规内存区、上位内存区、高端内存区和扩充内存区。

7．“簇”是MS-DOS进行磁盘存储空间分配的单位，它所含扇区数必须是2的整数次方。

8．当一个目录表里仅包含“.”和“..”时，意味该目录表为空。

9．在MS-DOS里，用文件名打开文件，随后就通过句柄来访问该文件了。

10．在MS-DOS里，把字符设备视为设备文件。

二、选择1．下面对DOS的说法中，B 是正确的。

A．内、外部命令都常驻内存B．内部命令常驻内存，外部命令非常驻内存C．内、外部命令都非常驻内存D．内部命令非常驻内存，外部命令常驻内存2．DOS进程的程序，在内存里 D 存放在一起。

A．总是和程序段前缀以及环境块B．和谁都不C．总是和进程的环境块D．总是和程序段前缀3．MS-DOS启动时能够自动执行的批处理文件名是： C 。

A．CONFIG.SYS B．MSDOS.SYSC．AUTOEXEC.BAT D．4．下面所列的内存分配算法， D 不是MS-DOS采用的。

A．最佳适应法B．最先适应法C．最后适应法D．最坏适应法5．在MS-DOS里，从1024K到1088K的存储区域被称为 D 区。

A．上位内存B．扩展内存C．扩充内存D．高端内存6．MS-DOS的存储管理是对A的管理。

A．常规内存B．常规内存和上位内存C．常规内存和扩展内存D．常规内存和扩充内存7．在下面给出的MS-DOS常用扩展名中，B 不表示一个可执行文件。

文章编号：1006-1576（2005）01-0084-02基于RTLinux的运动控制器MC400D驱动程序设计晏密英，刘刚，李慧霸（中南林学院电子与信息工程学院，湖南长沙 410004）摘要：基于RTLinux的MC400D运动控制卡PCI接口，采用DSP和CPLD相结合的结构。

控制程序包括系统设置函数，伺服控制、轴、运动和极限等参数函数，位置捕获及中断处理和参数更新函数等。

设备驱动程序设计为块设备驱动程序，用函数直接访问卡上的原有资源，通过设定运动控制参数完成设备驱动，实现对电机控制。

关键词：RTLinux；运动控制器；驱动程序中图分类号：TP311.11; TP391.8 文献标识码：ADesign of Driver for Motion Controller MC400D Based on RTLinuxYAN Mi-ying, LIU Gang, LI Hui-ba(College of Electronic & Information Engineering, Central-South Forestry University, Changsha 410004, China) Abstract: The structure combined DSP and CPLD was applied in PIC interface card of MC400D (motion controller) based on RTLinux. The device driver of MC400D includes setting functions, parameter of servo control, axis parameter, movement and margin parameter, and parameter of captured position, interrupt processing parameter and the function of updating parameter. The driver of device is a module driver, and the original source in PIC interface card is accessed with functions. The drive of device was completed through setting parameters of the motion controller, and then the control of motor was realized.Keywords: RTLinux; Motion controller; Driver program1 引言90年代后，实时多任务操作系统（RTOS）已逐步成为嵌入式系统的主流[1][2]。

1、用户态程序通过open()打开指定的块设备，通过systemcall机制陷入内核，执行blkdev_open()函数，该函数注册到文件系统方法（file_operations）中的open上。

在blkdev_open函数中调用bd_acquire()函数，bd_acquire函数完成文件系统inode到块设备bdev的转换，具体的转换方法通过hash查找实现。

得到具体块设备的bdev之后，调用do_open()函数完成设备打开的操作。

在do_open函数中会调用到块设备驱动注册的open 方法，具体调用如下：gendisk->fops->open(bdev->bd_inode, file)。

2、用户程序通过read、write函数对设备进行读写，文件系统会调用相应的方法，通常会调用如下两个函数：generic_file_read和blkdev_file_write。

在读写过程中采用了多种策略，首先分析读过程。

3、用户态调用了read函数，内核执行generic_file_read，如果不是direct io方式，那么直接调用do_generic_file_read->do_generic_mapping_read()函数，在do_generic_mapping_read（函数位于filemap.c）函数中，首先查找数据是否命中Cache，如果命中，那么直接将数据返回给用户态；否则通过address_space->a_ops->readpage函数发起一个真实的读请求。

在readpage函数中，构造一个buffer_head，设置bh回调函数end_buffer_async_read，然后调用submit_bh发起请求。

在submit_bh函数中，根据buffer_head构造bio，设置bio的回调函数end_bio_bh_io_sync，最后通过submit_bio 将bio请求发送给指定的快设备。