一、简介
在编写驱动时, 基础的概念: 编写内核代码来存取硬件, 但是不能强加特别的策略给用户, 因为不同的用户有不同的需求.
驱动应当做到使硬件可用, 将所有关于如何使用硬件的事情留给应用程序.一个驱动, 这样, 就是灵活的, 如果它提供了对硬件能力的存取, 没有增加约束. 然而, 有时必须作出一些策略的决定.
例如, 一个数字 I/O 驱动也许只提供对硬件的字符存取, 以便避免额外的代码处理单个位.
二、内核的划分
进程管理
内核负责创建和销毁进程, 并处理它们与外部世界的联系(输入和输出). 不同进程间通讯(通过信号, 管道, 或者进程间通讯原语)对整个系统功能来说是基本的, 也由内核处理. 另外, 调度器, 控制进程如何共享 CPU, 是进程管理的一部分. 更通常地, 内核的进程管理活动实现了多个进程在一个单个或者几个 CPU 之上的抽象
内存管理
计算机的内存是主要的资源, 处理它所用的策略对系统性能是至关重要的. 内核为所有进程的每一个都在有限的可用资源上建立了一个虚拟地址空间. 内核的不同部分与内存管理子系统通过一套函数调用交互, 从简单的malloc/free 对到更多更复杂的功能
文件系统
Unix 在很大程度上基于文件系统的概念; 几乎 Unix 中的任何东西都可看作一个文件. 内核在非结构化的硬件之上建立了一个结构化的文件系统, 结果是文件的抽象非常多地在整个系统中应用. 另外, Linux 支持多个文件系统类型, 就是说, 物理介质上不同的数据组织方式. 例如, 磁盘可被格式化成标准 Linux 的 ext3 文件系统, 普遍使用的 FAT 文件系统, 或者其他几个文件系统.
设备控制
几乎每个系统操作最终都映射到一个物理设备上. 除了处理器, 内存和非常少的别的实体之外, 全部中的任何设备控制操作都由特定于要寻址的设备相关的代码来进行. 这些代码称为设备驱动. 内核中必须嵌入系统中出现的每个外设的驱动, 从硬盘驱动到键盘和磁带驱动器. 内核功能的这个方面是本书中的我们主要感兴趣的地方
网络
网络必须由操作系统来管理, 因为大部分网络操作不是特定于某一个进程: 进入系统的报文是异步事件. 报文在某一个进程接手之前必须被收集, 识别, 分发. 系统负责在程序和网络接口之间递送数据报文, 它必须根据程序的网络活动来控制程序的执行. 另外, 所有的路由和地址解析问题都在内核中实现.
insmod：动态加载内核
rmmod：去连接
三、设备和模块的分类
驱动分如下三类：
字符设备
一个字符( char ) 设备是一种可以当作一个字节流来存取的设备( 如同一个文件 ); 一个字符驱动负责实现这种行为. 这样的驱动常常至少实现 open, close,
read, 和 write 系统调用. 文本控制台( /dev/console )和串口(/dev/ttyS0 及其友 )是字符设备的例子, 因为它们很好地展现了流的抽象. 字符设备通过文件系统结点来存取, 例如 /dev/tty1 和 /dev/lp0. 在一个字符设备和一个普通文件之间唯一有关的不同就是, 你经常可以在普通文件中移来移去, 但是大部分字符设备仅仅是数据通道, 你只能顺序存取.然而, 存在看起来象数据区的字符设备, 你可以在里面移来移去. 例如, frame grabber 经常这样, 应用程序可以使用 mmap 或者 lseek 存取整个要求的图像
块设备
如同字符设备, 块设备通过位于 /dev 目录的文件系统结点来存取. 一个块设备(例如一个磁盘)应该是可以驻有一个文件系统的. 在大部分的 Unix 系统, 一个块设备只能处理这样的 I/O 操作, 传送一个或多个长度经常是 512 字节( 或一个更大的 2 的幂的数 )的整块. Linux, 相反, 允许应用程序读写一个块设备象一个字符设备一样 -- 它允许一次传送任意数目的字节. 结果就是, 块和字符设备的区别仅仅在内核在内部管理数据的方式上, 并且因此在内核/驱动的软件接口上不同.如同一个字符设备, 每个块设备都通过一个文件系统结点被存取的, 它们之间的区别对用户是透明的. 块驱动和字符驱动相比, 与内核的接口完全不同.
网络接口
任何网络事务都通过一个接口来进行, 就是说, 一个能够与其他主机交换数据的设备. 通常, 一个接口是一个硬件设备, 但是它也可能是一个纯粹的软件设备, 比如环回接口. 一个网络接口负责发送和接收数据报文, 在内核网络子系统的驱动下,不必知道单个事务是如何映射到实际的被发送的报文上的. 很多网络连接( 特别那些使用 TCP 的)是面向流的, 但是网络设备却常常设计成处理报文的发送和接收.一个网络驱动对单个连接一无所知; 它只处理报文.
既然不是一个面向流的设备, 一个网络接口就不象 /dev/tty1 那么容易映射到文件系统的一个结点上. Unix 提供的对接口的存取的方式仍然是通过分配一个名子给它们( 例如 eth0 ), 但是这个名子在文件系统中没有对应的入口. 内核与网络设备驱动间的通讯与字符和块设备驱动所用的完全不同. 不用 read 和 write, 内核调用和报文传递相关的函数。
四、安全问题
只有一个有授权的用户可以加载模块，系统调用init_module检查调用进程是否有权加载模块到内核里，所以只有超级用户或者一个成功的获得特权入侵者，才可以利用特权代码的能力。
作为一个设备驱动编写者，应当知道什么情况下，设备存取可能反面的影响系统作为一个整体，并且应当提供足够的控制。例如，会影响全局资源的设备操作，如设置一条中断线，可能会损坏硬件。
本书第2章介绍模块化，第4章介绍没和调试，第5章介绍并发存取资源导致的问题，第6张介绍字符驱动的高级特性，第7章展示内核如何管理时间，第8章讲解了内存分配，第9章描述I/O口的管理和设备内存缓存，第10章测试软件中断，第11张涉及内核数据类型使用，以及可移植。第12章涉及编写PCI驱动，第13章检验USB设备的API
第14章是一个自底向上的设备模型框架的考察，第15章转移到linux内存管理，映射和DMA，第16章介绍块驱动和已知的字符设备的区别，第17章进入网络驱动编写，最后一章是串行驱动。