Linux总线驱动-01: 一个简单的示例


本文测试系统为：Ubuntu 10.10 x86_64 2.6.35-24-generic

总线是处理器与外设之间通信的通道。在当前版本的Linux设备模型(Linux Device Model, LDM)中，所有的设备都是通过总线相连的，甚至是通过虚拟的”platform”总线。总线之间可以互相插入，比如一个SCSI控制器（适配器）一般是一个PCI-E设备，而一个USB控制器一般是一个PCI设备。

相关阅读：Linux总线驱动-02: struct bus_type 结构体

在设备模型中，每类总线都有一个设备链表和驱动链表。每当有新的设备插入（必定会插入到某总线），驱动核心遍历新设备所在总线的驱动链表，给设备匹配驱动；每当有新的驱动插入（也必定插入到某总线），驱动核心遍历驱动所在总线的设备链表，对于没有关联上驱动的设备，会尝试匹配。驱动移除时，驱动核心通知相关驱动，驱动移除时，驱动核心通知所有该驱动关联的设备。这就是驱动核心实现的热插拔机制。LDD3的第十四章Linux设备模型对此有详细描述。

在新的驱动核心支持下，实现一个什么都不做的总线驱动是很简单的。如下，拷贝代码并保存为ycbus.c：

  1. /*  
  2.  * ycbus: a software bus driver (virtual bus driver)  
  3.  *  
  4.  * a trivial ycbus driver  
  5.  */  
  6. #include <linux/device.h>   
  7. #include <linux/module.h>   
  8. struct bus_type ycbus_type = {   
  9.   .name      = "ycbus",   
  10. };   
  11. static int __init ycbus_driver_init(void)   
  12. {   
  13.   printk(KERN_DEBUG "ycbus_driver_init\n");   
  14.   return bus_register(&ycbus_type);   
  15. }   
  16. static void __exit ycbus_driver_exit(void)   
  17. {   
  18.   printk(KERN_DEBUG "ycbus_driver_exit\n");   
  19.   bus_unregister(&ycbus_type);   
  20. }   
  21. module_init(ycbus_driver_init);   
  22. module_exit(ycbus_driver_exit);   
  23. MODULE_AUTHOR("yc <cppgp@qq.com>");   
  24. MODULE_DESCRIPTION("yc pseudo-bus driver");   
  25. MODULE_LICENSE("GPL");  

提供一个简单的Makefile文件完成编译。如下，拷贝内容并保存为Makefile，和ycbus.c置于同一目录）：

  1. # A trivial bus driver Makefile. Saved as “Makefile” exactly   
  2. ifneq ($(KERNELRELEASE),)   
  3.   obj-m := ycbus.o   
  4. else  
  5.   KERNDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build   
  6.   PWD := $(shell pwd)   
  7.   default:   
  8.     $(MAKE) -C ${KERNDIR} M=${PWD} modules   
  9. endif   
  10. clean:   
  11.     rm -rf modules.order Module.symvers .tmp_versions ycbus.ko .ycbus.ko.cmd ycbus.mod.c ycbus.mod.o .ycbus.mod.o.cmd ycbus.o .ycbus.o.cmd  

注意，$(MAKE)和rm两行前面是TAB而不是空格。键入空格Makefile是不会工作的。

执行编译/加载命令：

  1. $ make   
  2. $ sudo insmod ycbus.ko  

在/sys/bus/ycbus下查看ycbus的信息：

  1. $ tree /sys/bus/ycbus/   
  2. /sys/bus/ycbus/   
  3. ├── devices   
  4. ├── drivers   
  5. ├── drivers_autoprobe   
  6. ├── drivers_probe   
  7. └── uevent   
  8. 2 directories, 3 files  

如果tree命令不存在，安装tree即可：

  1. $ sudo apt-get install tree  

在/proc/kallsyms下也可看到ycbus驱动的符号：

  1. $ cat /proc/kallsyms | grep ycbus   
  2. ffffffffa0b82000 t ycbus_driver_exit    [ycbus]   
  3. ffffffffa0b82100 d __this_module        [ycbus]   
  4. ffffffffa0b82000 t cleanup_module       [ycbus]   
  5. ffffffffa0b82080 d ycbus_type   [ycbus]  

没有看到ycbus_driver_init，是因为在这个函数前加了__init，在驱动加载完毕后，内核会扔掉这部分代码以节省空间。尝试去掉ycbus_driver_init前面的__init，再次查看，会发现这个函数也在符号表中出现了：

  1. $ cat /proc/kallsyms | grep ycbus   
  2. ffffffffa0057028 t ycbus_driver_exit    [ycbus]   
  3. ffffffffa0057000 t ycbus_driver_init    [ycbus]   
  4. ffffffffa0057140 d __this_module        [ycbus]   
  5. ffffffffa0057028 t cleanup_module       [ycbus]   
  6. ffffffffa0057000 t init_module  [ycbus]   
  7. ffffffffa00570c0 d ycbus_type   [ycbus]  

符号表的第一列是符号所在内存地址，我使用的是64位机，如果在32位机上测试，则这些地址是32位的。第二列是符号属性，其中d表示符号数据段，t表示符号在文本段（text，又称代码段），想要知道符号属性等的详细信息，执行命令 man nm。第三列是符号名称。第四列是符号所在模块。

在目录/sys/module/ycbus下，以及文件 /proc/modules内部，都可以查找到ycbus的相关信息。执行lsmod | grep ycbus也可以得到一些信息：

  1. $ lsmod | grep ycbus   
  2. ycbus                   1193  0  

其中第一列是模块名称，第二列是模块占用内存大小，第三列是引用计数。针对ycbus，其名称是ycbus，占用内存为1193字节，引用计数为0（没有人用它）。

事实上，对于上述的ycbus总线驱动，除了在上述文件/文件夹，或者命令可以看到部分相关信息以外，这个驱动什么都做不了。事实上，除了通过驱动核心注册代码，我们没有编写任何其他代码。

理解本节所描述的内容，对于实现一个实用的总线驱动是有帮助的。

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