第二章 Linux内核与设备驱动程序

2.1 Linux操作系统

Linux操作系统由系统的启动、进程调度、虚拟内存管理器、文件系统、设备驱动程序等多个组成

2.2Linux内核

设备驱动程序中使用的函数也用在内核上，并且影响着内核，因此离开内核就无法制作设备驱动程序。

2.2.1 Linux的历史

省略

2.2.2linux内核的功能

内核是有效管理系统资源的资源管理者

处理器管理通过管理处理器，使得处理器满足操作系统的处理要求，使其有效分担和执行各个进程中必要的处理器功能
进程管理进程是程序执行的最小单位，内核通过进程调度器负责进程的创建、撤销，并管理进程和外部环境的交互
内存管理系统的内存是最核心的部分，。内存管理是决定系统性能的重要要素，提供虚拟地址空间的方式，使各个进程在独立的空间上执行任务。虚拟内存以管理为基础，结合存储器可提供大于实际物理内存的内存空间
文件系统管理 Linux内核利用虚拟文件系统(VFS)，支持当前的大部分文件系统类型
设备的控制应用程序必须通过硬件才能与用户交互，处PCU和内存外，应用程序必须得到硬件的支持才能够完成各种操作。设备驱动程序负责与硬件相关的各种操作，而设备驱动程序则是内核必须实现的功能之一
网络管理

2.2.3Linux内核的特点

特点归纳如下：

2.2.4 内核源代码结构

省略

2.3设备驱动程序

2.3.1 向内核请求资源处理的方法

应用程序向内核发出资源处理请求的方法大致分为两大类。第一是系统调用方式，第二是利用文件输出输入方式使用设备驱动程序的方法

1.系统调用方式

所谓系统调用方式，指制定系统控制所需的调用规则后，利用软件中断服务功能，使内核执行应用程序发出的处理请求

2.文件形态的设备驱动程序

以文件输入输出函数控制硬件。向表示硬件的设备文件指定应用程序的输入输出，从而调用内核内部链接设备文件的设备驱动程序服务程序，处理完请求再把控制流交还给应用程序

2.3.2模块和设备文件

1.模块

模块——在内核被启动后运行的状态下即动态加载或清除设备驱动程序

只有模块方式才能支持连接在PCI、USB、PCMCIA上的设备PNP功能。只有带MMU的CPU才能支持模块方式，并且内核的版本要一致。

2.设备文件

普通文件的目的在于保存数据，而设备文件的目的在于提供系统或硬件的信息。此类设备文件上保存的信息包括3种类型，分别为设备类型信息和主设备号和次设备号。

应用程序以open()函数打开设备文件，内核在相应的设备文件上得到主设备号，并寻找相应设备号所处理的设备驱动程序。也有不存在设备文件的设备驱动程序，包括网络设备驱动程序。

2.3.3 设备驱动程序的类型

设备驱动程序处理各个硬件的方式与硬件的类型有关。

Linux中使用的设备驱动程序大体上包括字符结构、块结构和网络结构：

1.字符设备驱动程序

应用程序中使用open()、close()、read()、write()等文件处理函数，并且以普通文件方式处理设备文件，从而控制硬件。常见的文件结构为流(stream)，与字符设备驱动程序连接的设备文件也是流。即利用文件节点指定设备文件的特定处理位置，并且可以读取设备的处理位置

2.块设备驱动程序

除了特殊情况(分区)，应用程序中不直接使用块设备驱动程序。块设备驱动程序是支持文件系统的结构，以文件系统实现与应用策划给你写的连接

3.网络涉笔驱动程序

略