Linux 2.6下Driver开发的34个变化

Linux2.6 内核驱动移植

随着 Linux2.6 的发布，由于 2.6 内核做了教的改动，各个设备的驱动程序在不同程度上要进行改写。为了方便各位 Linux 爱好者我把自己整理的这分文档 share 出来。该文当列举了 2.6 内核同以前版本的绝大多数变化，可惜的是由于时间和精力有限没有详细列出各个函数的用法。
特别声明：该文档中的内容来自 http://lwn.net ，该网也上也有各个函数的较为详细的说明可供各位参考。如果需要该文档的 word 版的朋友， 请 mail 到 [email protected] 索取。

 

1 、 使用新的入口

必须包含 <linux/init.h>
module_init(your_init_func);
module_exit(your_exit_func);
老版本： int init_module(void);
void cleanup_module(voi);
2.4 中两种都可以用，对如后面的入口函数不必要显示包含任何头文件。

 

2 、 GPL

 

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
老版本： MODULE_LICENSE("GPL");

 

3 、 模块参数

必须显式包含 <linux/moduleparam.h>
module_param(name, type, perm);
module_param_named(name, value, type, perm);
参数定义
module_param_string(name, string, len, perm);
module_param_array(name, type, num, perm);
老版本： MODULE_PARM(variable,type);
MODULE_PARM_DESC(variable,type);

 

4 、 模块别名

MODULE_ALIAS("alias-name");
这是新增的，在老版本中需在 /etc/modules.conf 配置，现在在代码中就可以实现。

 

5 、 模块计数

int try_module_get(&module);
module_put();
老版本： MOD_INC_USE_COUNT 和 MOD_DEC_USE_COUNT

 

6 、 符号导出

只有显示的导出符号才能被其他模块使用，默认不导出所有的符号，不必使用 EXPORT_NO_SYMBOLS
老板本：默认导出所有的符号，除非使用 EXPORT_NO_SYMBOLS

 

 

7 、 内核版本检查

需要在多个文件中包含 <linux/module.h> 时，不必定义 __NO_VERSION__
老版本：在多个文件中包含 <linux/module.h> 时，除在主文件外的其他文件中必须定义 __NO_VERSION__ ，防止版本重复定义。

 

8 、 设备号

kdev_t 被废除不可用，新的 dev_t 拓展到了 32 位， 12 位主设备号， 20 位次设备号。
unsigned int iminor(struct inode *inode);
unsigned int imajor(struct inode *inode);
老版本： 8 位主设备号， 8 位次设备号
int MAJOR(kdev_t dev);
int MINOR(kdev_t dev);

 

9 、 内存分配头文件变更

所有的内存分配函数包含在头文件 <linux/slab.h> ，而原来的 <linux/malloc.h> 不存在
老版本：内存分配函数包含在头文件 <linux/malloc.h>

 

10 、 结构体的初试化

gcc 开始采用 ANSI C 的 struct 结构体的初始化形式：
static struct some_structure = {
.field1 = value,
.field2 = value,
...
};
老版本：非标准的初试化形式
static struct some_structure = {
field1: value,
field2: value,
...
};

 

11 、 用户模式帮助器

int call_usermodehelper(char *path, char **argv, char **envp,
int wait);
新增 wait 参数

 

12 、 request_module()

request_module("foo-device-%d", number);
老版本：
char module_name[32];
printf(module_name, "foo-device-%d", number);
request_module(module_name);

 

13 、 dev_t 引发的字符设备的变化

1 、取主次设备号为
unsigned iminor(struct inode *inode);
unsigned imajor(struct inode *inode);
2 、老的 register_chrdev() 用法没变，保持向后兼容，但不能访问设备号大于 256 的设备。
3 、新的接口为
a) 注册字符设备范围
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, char *name);

b) 动态申请主设备号
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, char *name);
看了这两个函数郁闷吧 ^_^ ！怎么和 file_operations 结构联系起来啊？别急！

c) 包含 <linux/cdev.h> ，利用 struct cdev 和 file_operations 连接
struct cdev *cdev_alloc(void);
void cdev_init(struct cdev *cdev, struct file_operations *fops);
int cdev_add(struct cdev *cdev, dev_t dev, unsigned count);
（分别为，申请 cdev 结构，和 fops 连接，将设备加入到系统中！好复杂啊！）

d)void cdev_del(struct cdev *cdev);
只有在 cdev_add 执行成功才可运行。

e) 辅助函数
kobject_put(&cdev->kobj);
struct kobject *cdev_get(struct cdev *cdev);
void cdev_put(struct cdev *cdev);
这一部分变化和新增的 /sys/dev 有一定的关联。

 

14 、 新增对 /proc 的访问操作

<linux/seq_file.h>
以前的 /proc 中只能得到 string, seq_file 操作能得到如 long 等多种数据。
相关函数：
static struct seq_operations 必须实现这个类似 file_operations 得数据中得各个成员函数。
seq_printf() ；
int seq_putc(struct seq_file *m, char c);
int seq_puts(struct seq_file *m, const char *s);
int seq_escape(struct seq_file *m, const char *s, const char *esc);
int seq_path(struct seq_file *m, struct vfsmount *mnt,
struct dentry *dentry, char *esc);
seq_open(file, &ct_seq_ops);
等等

 

15 、 底层内存分配

1 、 <linux/malloc.h> 头文件改为 <linux/slab.h>
2 、分配标志 GFP_BUFFER 被取消，取而代之的是 GFP_NOIO 和 GFP_NOFS
3 、新增 __GFP_REPEAT ， __GFP_NOFAIL ， __GFP_NORETRY 分配标志
4 、页面分配函数 alloc_pages() ， get_free_page() 被包含在 <linux/gfp.h> 中
5 、对 NUMA 系统新增了几个函数：
a) struct page *alloc_pages_node(int node_id,
unsigned int gfp_mask,
unsigned int order);
b) void free_hot_page(struct page *page);
c) void free_cold_page(struct page *page);
6 、 新增 Memory pools
<linux/mempool.h>
mempool_t *mempool_create(int min_nr,
mempool_alloc_t *alloc_fn,
mempool_free_t *free_fn,
void *pool_data);
void *mempool_alloc(mempool_t *pool, int gfp_mask);
void mempool_free(void *element, mempool_t *pool);
int mempool_resize(mempool_t *pool, int new_min_nr, int gfp_mask);

 

16 、 per-CPU 变量

get_cpu_var();
put_cpu_var();
void *alloc_percpu(type);
void free_percpu(const void *);
per_cpu_ptr(void *ptr, int cpu)
get_cpu_ptr(ptr)
put_cpu_ptr(ptr)
老版本使用
DEFINE_PER_CPU(type, name);
EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(name);
EXPORT_PER_CPU_SYMBOL_GPL(name);
DECLARE_PER_CPU(type, name);
DEFINE_PER_CPU(int, mypcint);
2.6 内核采用了可剥夺得调度方式这些宏都不安全。

 

17 、 内核时间变化

1 、现在的各个平台的 HZ 为
Alpha: 1024/1200; ARM: 100/128/200/1000; CRIS: 100; i386: 1000; IA-64: 1024; M68K: 100; M68K-nommu: 50-1000; MIPS: 100/128/1000; MIPS64: 100; PA-RISC: 100/1000; PowerPC32: 100; PowerPC64: 1000; S/390: 100; SPARC32: 100; SPARC64: 100; SuperH: 100/1000; UML: 100; v850: 24-100; x86-64: 1000.
2 、由于 HZ 的变化，原来的 jiffies 计数器很快就溢出了，引入了新的计数器 jiffies_64
3 、 #include <linux/jiffies.h>
u64 my_time = get_jiffies_64();
4 、新的时间结构增加了纳秒成员变量
struct timespec current_kernel_time(void);
5 、他的 timer 函数没变，新增
void add_timer_on(struct timer_list *timer, int cpu);
6 、新增纳秒级延时函数
ndelay() ；
7 、 POSIX clocks 参考 kernel/posix-timers.c

 

18 、 工作队列（ workqueue ）

1 、任务队列（ task queue ）接口函数都被取消，新增了 workqueue 接口函数
struct workqueue_struct *create_workqueue(const char *name);
DECLARE_WORK(name, void (*function)(void *), void *data);
INIT_WORK(struct work_struct *work,
void (*function)(void *), void *data);
PREPARE_WORK(struct work_struct *work,
void (*function)(void *), void *data);
2 、申明 struct work_struct 结构
int queue_work(struct workqueue_struct *queue,
struct work_struct *work);
int queue_delayed_work(struct workqueue_struct *queue,
struct work_struct *work,
unsigned long delay);
int cancel_delayed_work(struct work_struct *work);
void flush_workqueue(struct workqueue_struct *queue);
void destroy_workqueue(struct workqueue_struct *queue);
int schedule_work(struct work_struct *work);
int schedule_delayed_work(struct work_struct *work, unsigned long delay);

19 、 新增创建 VFS 的 "libfs"

libfs 给创建一个新的文件系统提供了大量的 API.
主要是对 struct file_system_type 的实现。
参考源代码：
drivers/hotplug/pci_hotplug_core.c
drivers/usb/core/inode.c
drivers/oprofile/oprofilefs.c
fs/ramfs/inode.c
fs/nfsd/nfsctl.c (simple_fill_super() example)

 

20 、 DMA 的变化

未变化的有：
void *pci_alloc_consistent(struct pci_dev *dev, size_t size,
dma_addr_t *dma_handle);
void pci_free_consistent(struct pci_dev *dev, size_t size,
void *cpu_addr, dma_addr_t dma_handle);
变化的有：
1 、 void *dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
dma_addr_t *dma_handle, int flag);
void dma_free_coherent(struct device *dev, size_t size,
void *cpu_addr, dma_addr_t dma_handle);
2 、列举了映射方向：
enum dma_data_direction {
DMA_BIDIRECTIONAL = 0,
DMA_TO_DEVICE = 1,
DMA_FROM_DEVICE = 2,
DMA_NONE = 3,
};
3 、单映射
dma_addr_t dma_map_single(struct device *dev, void *addr,
size_t size,
enum dma_data_direction direction);
void dma_unmap_single(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr,
size_t size,
enum dma_data_direction direction);
4 、页面映射
dma_addr_t dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
unsigned long offset, size_t size,
enum dma_data_direction direction);
void dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr,
size_t size,
enum dma_data_direction direction);
5 、有关 scatter/gather 的函数：
int dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
int nents, enum dma_data_direction direction);
void dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
int nhwentries, enum dma_data_direction direction);
6 、非一致性映射（ Noncoherent DMA mappings ）
void *dma_alloc_noncoherent(struct device *dev, size_t size,
dma_addr_t *dma_handle, int flag);
void dma_sync_single_range(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle,
unsigned long offset, size_t size,
enum dma_data_direction direction);
void dma_free_noncoherent(struct device *dev, size_t size,
void *cpu_addr, dma_addr_t dma_handle);
7 、 DAC (double address cycle)
int pci_dac_set_dma_mask(struct pci_dev *dev, u64 mask);
void pci_dac_dma_sync_single(struct pci_dev *dev,
dma64_addr_t dma_addr,
size_t len, int direction);

 

21 、 互斥

新增 seqlock 主要用于：
1 、少量的数据保护
2 、数据比较简单 ( 没有指针 ) ，并且使用频率很高
3 、对不产生任何副作用的数据的访问
4 、访问时写者不被饿死
<linux/seqlock.h>
初始化
seqlock_t lock1 = SEQLOCK_UNLOCKED;
或 seqlock_t lock2; seqlock_init(&lock2);
void write_seqlock(seqlock_t *sl);
void write_sequnlock(seqlock_t *sl);
int write_tryseqlock(seqlock_t *sl);
void write_seqlock_irqsave(seqlock_t *sl, long flags);
void write_sequnlock_irqrestore(seqlock_t *sl, long flags);
void write_seqlock_irq(seqlock_t *sl);
void write_sequnlock_irq(seqlock_t *sl);
void write_seqlock_bh(seqlock_t *sl);
void write_sequnlock_bh(seqlock_t *sl);
unsigned int read_seqbegin(seqlock_t *sl);
int read_seqretry(seqlock_t *sl, unsigned int iv);
unsigned int read_seqbegin_irqsave(seqlock_t *sl, long flags);
int read_seqretry_irqrestore(seqlock_t *sl, unsigned int iv, long flags);

 

22 、 内核可剥夺

 

<linux/preempt.h>
preempt_disable() ；
preempt_enable_no_resched() ；
preempt_enable_noresched() ；
preempt_check_resched() ；

 

23 、 眠和唤醒

 

1 、原来的函数可用，新增下列函数：
prepare_to_wait_exclusive() ；
prepare_to_wait() ；
2 、等待队列的变化
typedef int (*wait_queue_func_t)(wait_queue_t *wait,
unsigned mode, int sync);
void init_waitqueue_func_entry(wait_queue_t *queue,
wait_queue_func_t func);

 

24 、 新增完成事件（ completion events ）

 

<linux/completion.h>
init_completion(&my_comp);
void wait_for_completion(struct completion *comp);
void complete(struct completion *comp);
void complete_all(struct completion *comp);

 

25 、 RCU （ Read-copy-update ）

rcu_read_lock();
void call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(void *arg),
void *arg);

 

26 、 中断处理

1 、中断处理有返回值了。
IRQ_RETVAL(handled) ；
2 、 cli(), sti(), save_flags(), 和 restore_flags() 不再有效，应该使用 local_save_flags() 或 local_irq_disable() 。
3 、 synchronize_irq() 函数有改动
4 、新增 int can_request_irq(unsigned int irq, unsigned long flags);
5 、 request_irq() 和 free_irq() 从 <linux/sched.h> 改到了 <linux/interrupt.h>

 

27 、 异步 I/O(AIO)

<linux/aio.h>
ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *iocb, char __user *buffer,
size_t count, loff_t pos);
ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *iocb, const char __user *buffer,
size_t count, loff_t pos);
int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);
新增到了 file_operation 结构中。
is_sync_kiocb(struct kiocb *iocb) ；
int aio_complete(struct kiocb *iocb, long res, long res2);

 

28 、 网络驱动

1 、 struct net_device *alloc_netdev(int sizeof_priv, const char *name,
void (*setup)(struct net_device *));
struct net_device *alloc_etherdev(int sizeof_priv);
2 、新增 NAPI(New API)
void netif_rx_schedule(struct net_device *dev);
void netif_rx_complete(struct net_device *dev);
int netif_rx_ni(struct sk_buff *skb);
( 老版本为 netif_rx())

29 、 USB 驱动

老版本 struct usb_driver 取消了，新的结构体为
struct usb_class_driver {
char *name;
struct file_operations *fops;
mode_t mode;
int minor_base;
};
int usb_submit_urb(struct urb *urb, int mem_flags);
int (*probe) (struct usb_interface *intf,
const struct usb_device_id *id);

30 、 block I/O 层

这一部分做的改动最大。不祥叙。

 

31 、 mmap()

int remap_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long from,
unsigned long to, unsigned long size,
pgprot_t prot);
int io_remap_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long from,
unsigned long to, unsigned long size,
pgprot_t prot);
struct page *(*nopage)(struct vm_area_struct *area,
unsigned long address,
int *type);
int (*populate)(struct vm_area_struct *area, unsigned long address,
unsigned long len, pgprot_t prot, unsigned long pgoff,
int nonblock);
int install_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
unsigned long addr, struct page *page,
pgprot_t prot);
struct page *vmalloc_to_page(void *address);

 

32 、 零拷贝块 I/O(Zero-copy block I/O)

struct bio *bio_map_user(struct block_device *bdev,
unsigned long uaddr,
unsigned int len,
int write_to_vm);
void bio_unmap_user(struct bio *bio, int write_to_vm);
int get_user_pages(struct task_struct *task,
struct mm_struct *mm,
unsigned long start,
int len,
int write,
int force,
struct page **pages,
struct vm_area_struct **vmas);

 

33 、 高端内存操作 kmaps

void *kmap_atomic(struct page *page, enum km_type type);
void kunmap_atomic(void *address, enum km_type type);
struct page *kmap_atomic_to_page(void *address);
老版本： kmap() 和 kunmap() 。

 

34 、 驱动模型

主要用于设备管理。
1 、 sysfs
2 、 Kobjects

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