概述Linux系统的驱动框架及驱动加载

本讲主要概述Linux设备驱动框架、驱动程序的配置文件及常用的加载驱动程序的方法；并且介绍Red Hat Linux安装程序是如何加载驱动的，通过了解这个过程， 我们可以自己将驱动程序放到引导盘中；安装完系统后，使用kudzu自动配置硬件程序。

Linux设备驱动概述

1. 内核和驱动模块

操作系统是通过各种驱动程序来驾驭硬件设备，它为用户屏蔽了各种各样的设备，驱动硬件是操作系统最基本的功能，并且提供统一的操作方式。正如我们查看屏幕上的文档时,不用去管到底使用nVIDIA芯片，还是ATI芯片的显示卡，只需知道输入命令后，需要的文字就显示在屏幕上。硬件驱动程序是操作系统最基本的组成部分，在Linux内核源程序中也占有较高的比例。

Linux内核中采用可加载的模块化设计（LKMs ，Loadable Kernel Modules），一般情况下编译的Linux内核是支持可插入式模块的，也就是将最基本的核心代码编译在内核中，其它的代码可以选择是在内核中，或者编译为内核的模块文件。

如果需要某种功能，比如需要访问一个NTFS分区，就加载相应的NTFS模块。这种设计可以使内核文件不至于太大，但是又可以支持很多的功能，必要时动态地加载。这是一种跟微内核设计不太一样，但却是切实可行的内核设计方案。

我们常见的驱动程序就是作为内核模块动态加载的，比如声卡驱动和网卡驱动等，而 Linux最基础的驱动，如CPU、PCI总线、TCP/IP协议、APM（高级电源管理）、VFS等驱动程序则编译在内核文件中。有时也把内核模块就叫做驱动程序，只不过驱动的内容不一定是硬件罢了，比如ext3文件系统的驱动。

理解这一点很重要。因此，加载驱动时就是加载内核模块。下面来看一下有关模块的命令，在加载驱动程序要用到它们：lsmod、modprob、insmod、rmmod、modinfo。

lsmod 列出当前系统中加载的模块，例如：

#lsmod （与cat /proc/modules 得出的内容是一致的）
Module Size Used by Not tainted
radeon 115364 1 
agpgart 56664 3 
nls_iso8859-1 3516 1 (autoclean)
loop 12120 3 (autoclean)
smbfs 44528 2 (autoclean)
parport_pc 19076 1 (autoclean)
lp 9028 0 (autoclean)
parport 37088 1 (autoclean) [parport_pc lp]
autofs 13364 0 (autoclean) (unused)
ds 8704 2 
yenta_socket 13760 2 
pcmcia_core 57184 0 [ds yenta_socket]
tg3 55112 1 
sg 36940 0 (autoclean)
sr_mod 18104 0 (autoclean)
microcode 4724 0 (autoclean)
ide-scsi 12208 0 
scsi_mod 108968 3 [sg sr_mod ide-scsi]
ide-cd 35680 0 
cdrom 33696 0 [sr_mod ide-cd]
nls_cp936 124988 1 (autoclean)
nls_cp437 5148 1 (autoclean)
vfat 13004 1 (autoclean)
fat 38872 0 (autoclean) [vfat]
keybdev 2976 0 (unused)
mousedev 5524 1 
hid 22212 0 (unused)
input 5888 0 [keybdev mousedev hid]
ehci-hcd 20104 0 (unused)
usb-uhci 26412 0 (unused)
usbcore 79392 1 [hid ehci-hcd usb-uhci]
ext3 91592 2 
jbd 52336 2 [ext3]

上面显示了当前系统中加载的模块，左边数第一列是模块名，第二列是该模块大小，第三列则是该模块使用的数量。

如果后面为unused，则表示该模块当前没在使用。如果后面有 autoclean，则该模块可以被rmmod -a命令自动清洗。rmmod -a命令会将目前有autoclean的模块卸载，如果这时候某个模块未被使用，则将该模块标记为autoclean。如果在行尾的[ ]括号内有模块名称，则括号内的模块就依赖于该模块。例如：

cdrom 34144 0 [sr_mod ide-cd]

其中ide-cd及sr_mod模块就依赖于cdrom模块。

系统的模块文件保存在/lib/modules/2.4.XXX/kerne目录中，根据分类分别在fs、net等子目录中，他们的互相依存关系则保存在/lib/modules/2.4.XXX/modules.dep 文件中。

需要注意，该文件不仅写入了模块的依存关系，同时内核查找模块也是在这个文件中，使用modprobe命令，可以智能插入模块，它可以根据模块间依存关系，以及/etc/modules.conf文件中的内容智能插入模块。比如希望加载 ide的光驱驱动，则可运行下面命令：

# modprobe ide-cd

此时会发现，cdrom模块也会自动插入。

insmod也是插入模块的命令，但是它不会自动解决依存关系，所以一般加载内核模块时使用的命令为modprobe。

rmmod可以删除模块，但是它只可以删除没有使用的模块。

Modinfo用来查看模块信息，如modinfo -d cdrom，在Red Hat Linux系统中，模块的相关命令在modutils的RPM包中。

2．设备文件

当我们加载了设备驱动模块后，应该怎样访问这些设备呢？Linux是一种类Unix系统，Unix的一个基本特点是“一切皆为文件”，它抽象了设备的处理，将所有的硬件设备都像普通文件一样看待，也就是说硬件可以跟普通文件一样来打开、关闭和读写。

系统中的设备都用一个设备特殊文件代表，叫做设备文件，设备文件又分为Block （块）型设备文件、Character（字符）型设备文件和Socket（网络插件）型设备文件。Block设备文件常常指定哪些需要以块（如512字节）的方式写入的设备，比如IDE硬盘、SCSI硬盘、光驱等。

而Character型设备文件常指定直接读写，没有缓冲区的设备，比如并口、虚拟控制台等。Socket（网络插件）型设备文件指定的是网络设备访问的BSD socket 接口。

＃ls -l /dev/hda /dev/video0 /dev/log
brw-rw---- 1 root disk 3, 0 Sep 15 2003 /dev/hda
srw-rw-rw- 1 root root 0 Jun 3 16:55 /dev/log
crw------- 1 root root 81, 0 Sep 15 2003 /dev/video0

上面显示的是三种设备文件，注意它们最前面的字符，Block型设备为b，Character型设备为c，Socket设备为s。

由此可以看出，设备文件都放在/dev目录下，比如硬盘就是用/dev/hd*来表示，/dev/hda表示第一个IDE接口的主设备，/dev/hda1表示第一个硬盘上的第一个分区；而/dev/hdc 表示第二个IDE接口的主设备。可以使用下面命令：

＃dd if=/dev/hda of=/root/a.img bs＝446 count＝1

把第一个硬盘上前446个字节的MBR信息导入到a.img文件中。