Linux驱动开发学习笔记

第1章 Linux驱动开发的方式

按字节流顺序访问
- 数据以字节为单位进行读写，像"流"一样，通常不支持随机访问。
- 例如：串口、键盘、鼠标、LED 驱动等。
不经过文件系统缓冲（可选）
- 可以直接进行 read()、write() 系统调用，绕过内核页缓存（也可以使用缓存）。
- 支持非阻塞 I/O、异步 I/O。
无固定块大小概念
- 传输单位是字节或任意大小的数据块，不像块设备固定为 512B 或 4KB。
设备文件通常位于 /dev
- 如 /dev/ttyS0、/dev/leds、/dev/mychardev。
- 主设备号（major）标识设备类型，次设备号（minor）标识具体设备。
常见操作函数
- open, close, read, write, ioctl 等。
不需要文件系统支持即可访问
- 可以直接通过系统调用操作设备文件

以"块"为单位进行数据传输
- 块大小通常是 512 字节、4KB 等，必须是 2 的幂。
- 所有 I/O 操作都对齐到块边界。
支持随机访问
- 可以直接读写任意一个数据块（如第 1000 个块），适合存储设备。
通过内核缓冲区（页缓存）进行 I/O
- 块设备 I/O 通常经过 Buffer Cache 或 Page Cache，提高性能。
- 支持写缓存、预读等优化。
通常用于存储系统
- 是文件系统（如 ext4、XFS）的底层载体。
I/O 请求被放入请求队列（request queue）
- 内核可以对请求进行合并、排序（电梯算法），提高效率。
设备文件在 /dev 下
- 如 /dev/sda、/dev/sda1、/dev/mmcblk0。
可被挂载为文件系统
- 例如：mount /dev/sda1 /mnt

块设备驱动带有缓存。

不支持文件操作接口
- 没有 open()、read()、write() 等系统调用。
- 不创建传统意义上的设备文件（如 /dev/eth0 不存在）。
通过套接字（socket）接口访问
- 用户通过 socket()、send()、recv()、ioctl() 等进行网络通信。
数据以"包"（packet）为单位传输
- 面向数据包，不是字节流或块。
- 支持协议栈（如 TCP/IP）。
双向传输：发送和接收队列
- 有独立的发送队列（TX queue）和接收队列（RX queue）。
- 使用中断或 NAPI 处理数据包。
由内核网络子系统管理
- 属于 net_device 结构体管理，不是 inode。
- 通过 ifconfig、ip 命令配置。
支持多种协议
- 如以太网、Wi-Fi、PPP、虚拟网卡（tun/tap）等。
没有设备号（major/minor）
- 不属于字符或块设备，因此不参与 dev_t 编号系统。

级别名称（宏）	数字	描述（用途）
`KERN_EMERG`	`0`	紧急（Emergency）：系统崩溃，几乎无法运行。如：`"System is down"`
`KERN_ALERT`	`1`	警报（Alert）：必须立即处理的问题。如：`"Kernel panic"`
`KERN_CRIT`	`2`	严重（Critical）：严重错误，如硬件故障、关键服务失败。
`KERN_ERR`	`3`	错误（Error）：运行时错误，影响功能但系统仍可运行。
`KERN_WARNING`	`4`	警告（Warning）：潜在问题，可能出错，但尚未失败。
`KERN_NOTICE`	`5`	注意（Notice）：正常但重要的情况，需引起注意。
`KERN_INFO`	`6`	信息（Informational）：普通信息，如设备初始化成功。
`KERN_DEBUG`	`7`	调试（Debug）：调试信息，仅开发时使用，生产环境通常关闭。

cpp 复制代码

printk(KERN_INFO "This is an info message\n");
printk(KERN_ERR "Failed to allocate memory\n");
printk(KERN_DEBUG "Debug: i = %d\n", i);