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Préface
Sous Linux, les pilotes peuvent être divisés dans les types suivants :
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Pilote de périphérique de caractère (Character Device Driver) :
Le pilote de périphérique de caractère est utilisé pour gérer les périphériques de caractère, tels que les terminaux, les périphériques série, etc. Ils fournissent des opérations de lecture et d'écriture au périphérique via l'interface du périphérique de caractères. -
Pilote de périphérique bloc :
le pilote de périphérique bloc est utilisé pour gérer les périphériques bloc, tels que les disques durs et les disques SSD. Ils fournissent des opérations de lecture et d’écriture au périphérique via l’interface du périphérique bloc. -
Pilote de périphérique réseau :
un pilote de périphérique réseau est utilisé pour gérer les cartes d'interface réseau et les périphériques réseau. Ils sont responsables du traitement de l'envoi et de la réception des données réseau, du fonctionnement de la pile de protocoles, etc. -
Pilote du système de fichiers (File System Driver) :
Le pilote du système de fichiers est utilisé pour gérer le système de fichiers, tel que ext4, NTFS, etc. Ils fournissent des opérations telles que la création, la lecture, l'écriture et la suppression de fichiers et de répertoires. -
Pilote de périphérique USB :
le pilote de périphérique USB est utilisé pour gérer les périphériques USB connectés au système. Ils sont responsables de la gestion de l'initialisation du périphérique USB, du transfert de données, de l'identification du périphérique, etc. -
Pilote de périphérique vidéo (Pilote de périphérique vidéo) :
Le pilote de périphérique vidéo est utilisé pour gérer les périphériques vidéo, tels que les caméras, les moniteurs, etc. Ils sont responsables de l'acquisition, du traitement et de l'affichage des données vidéo. -
Pilote de périphérique d'entrée (pilote de périphérique d'entrée) :
le pilote de périphérique d'entrée est utilisé pour gérer les périphériques d'entrée, tels que le clavier, la souris, l'écran tactile, etc. Ils sont responsables de la réception et du traitement des événements d’entrée des utilisateurs. -
Pilote de périphérique audio (Audio Device Driver) :
Le pilote de périphérique audio est utilisé pour gérer les périphériques audio, tels que les haut-parleurs, les microphones, etc. Ils sont responsables de l’entrée, de la sortie et du traitement des données audio.
En plus des types de pilotes courants répertoriés ci-dessus, il existe également des pilotes pour d'autres types de périphériques spécifiques, tels que les pilotes de port série, les pilotes SPI, les pilotes I2C, etc., qui sont utilisés pour gérer des types spécifiques de périphériques matériels.
Il convient de noter que le noyau Linux fournit un cadre de pilotes modulaire qui permet aux développeurs d'écrire et de charger des pilotes en tant que modules du noyau pour ajouter ou supprimer dynamiquement des fonctionnalités de pilote selon les besoins.
pilote de périphérique de caractères
Character Device Driver est un pilote du noyau Linux, utilisé pour gérer les périphériques de caractères, tels que les terminaux, les périphériques série, les imprimantes, etc. Les pilotes de périphérique de caractères fournissent des opérations de lecture et d'écriture sur le périphérique via l'interface du périphérique de caractères.
Voici les principaux composants et fonctions d'un pilote de périphérique de caractère :
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Initialisation et enregistrement :
le pilote de périphérique de caractères doit être initialisé et enregistré auprès du noyau lors du chargement. Cela implique généralement l'attribution et l'initialisation d'une structure de périphérique de caractères, la configuration des fonctions de fonctionnement du périphérique (telles que les fonctions de lecture et d'écriture) et l'register_chrdev()enregistrement du périphérique via des fonctions. -
Ouverture et fermeture :
lorsqu'une application en espace utilisateur ouvre un fichier de périphérique de caractères, le noyau appelleopen()des fonctions dans le pilote de périphérique de caractères. Dans cette fonction, vous pouvez effectuer certaines opérations d'initialisation, telles que l'allocation de mémoire, l'ouverture de périphériques, etc. De même, lorsqu'une application ferme un fichier de périphérique, le noyau appellerelease()des fonctions pour les opérations de libération et de nettoyage des ressources. -
Lecture et écriture :
la fonction principale du pilote de périphérique de caractères est de fournir des opérations de lecture et d'écriture sur le périphérique. Lorsqu'une application appelleread()une fonction pour lire les données du périphérique, le noyau appelle une fonction dans le pilote de périphérique de caractèresread(). Dans cette fonction, vous pouvez effectuer des opérations telles que lire des données du tampon de l'appareil et les transmettre à l'application. De même, lorsqu'une application appellewrite()une fonction pour écrire des données sur un périphérique, le noyau appellewrite()une fonction dans le pilote de périphérique de caractères pour écrire des données sur le périphérique. -
Contrôle des périphériques :
les pilotes de périphériques de caractères peuvent également fournir d'autres opérations de contrôle des périphériques, telles que la définition des paramètres du périphérique, l'interrogation de l'état du périphérique, etc. Ces opérations sont généralement implémentées en appelant des fonctions depuis l'applicationioctl()et sont gérées dans les fonctions du pilote de périphérique de caractèresioctl(). -
Gestion des erreurs :
les pilotes de périphériques de caractères doivent disposer de mécanismes de gestion des erreurs appropriés pour gérer les conditions d'erreur qui peuvent survenir. Cela inclut les erreurs de gestion lors de la lecture et de l’écriture, les erreurs de gestion lors de l’ouverture et de la fermeture de l’appareil, etc.
Le pilote de périphérique caractère est une partie très importante du noyau Linux. Il permet aux applications de l'espace utilisateur d'interagir avec les périphériques caractère et implémente des fonctions telles que la lecture, l'écriture et le contrôle du périphérique. Le développement de pilotes de périphériques de caractères nécessite une familiarité avec la programmation du noyau Linux et le développement de pilotes de périphériques, y compris les opérations sur les fichiers de périphériques, la gestion du tampon du noyau, le contrôle d'accès simultané, etc.
Exemple de code
Ce qui suit est un exemple de code d'un pilote de périphérique de caractères simple, utilisé pour créer un périphérique de caractères virtuel et implémenter des fonctions de lecture et d'écriture :
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#define DEVICE_NAME "mydevice"
#define BUFFER_SIZE 1024
static char device_buffer[BUFFER_SIZE];
static int device_open_count = 0;
static int device_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
if (device_open_count > 0)
return -EBUSY;
device_open_count++;
return 0;
}
static int device_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
device_open_count--;
return 0;
}
static ssize_t device_read(struct file *file, char __user *buffer, size_t length, loff_t *offset)
{
int bytes_read = 0;
if (*offset >= BUFFER_SIZE)
return 0;
if (*offset + length > BUFFER_SIZE)
length = BUFFER_SIZE - *offset;
if (copy_to_user(buffer, device_buffer + *offset, length))
return -EFAULT;
*offset += length;
bytes_read = length;
return bytes_read;
}
static ssize_t device_write(struct file *file, const char __user *buffer, size_t length, loff_t *offset)
{
int bytes_written = 0;
if (*offset >= BUFFER_SIZE)
return -ENOSPC;
if (*offset + length > BUFFER_SIZE)
length = BUFFER_SIZE - *offset;
if (copy_from_user(device_buffer + *offset, buffer, length))
return -EFAULT;
*offset += length;
bytes_written = length;
return bytes_written;
}
static struct file_operations fops = {
.open = device_open,
.release = device_release,
.read = device_read,
.write = device_write,
};
static int __init mydevice_init(void)
{
if (register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &fops) < 0) {
printk(KERN_ALERT "Failed to register character device\n");
return -1;
}
printk(KERN_INFO "Character device registered\n");
return 0;
}
static void __exit mydevice_exit(void)
{
unregister_chrdev(0, DEVICE_NAME);
printk(KERN_INFO "Character device unregistered\n");
}
module_init(mydevice_init);
module_exit(mydevice_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A simple character device driver");
Veuillez noter qu'il ne s'agit que d'un exemple simple, les pilotes de périphériques de caractères réels peuvent nécessiter plus de fonctionnalités et de gestion des erreurs. Lors de l'écriture de pilotes de périphériques de caractères, vous devez connaître les connaissances pertinentes en matière de programmation du noyau Linux et de développement de pilotes de périphériques, et apporter les modifications et extensions appropriées en fonction des besoins spécifiques.
bloquer le pilote de périphérique
Block Device Driver est un pilote du noyau Linux, utilisé pour gérer les périphériques bloc, tels que les disques durs, les SSD, le stockage USB, etc. Le pilote de périphérique bloc fournit des opérations de lecture et d'écriture sur le périphérique via l'interface du périphérique bloc et transfère les données par blocs (généralement 512 octets).
Voici les principaux composants et fonctions d'un pilote de périphérique bloc :
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Initialisation et enregistrement :
le pilote de périphérique bloc doit être initialisé et enregistré auprès du noyau lors du chargement. Cela implique généralement l'attribution et l'initialisation d'une structure de périphérique en bloc, la configuration des fonctions de fonctionnement du périphérique (telles que les fonctions de lecture et d'écriture) et l'register_blkdev()enregistrement du périphérique via des fonctions. -
File d'attente de requêtes et traitement des requêtes :
les pilotes de périphérique de blocage utilisent des files d'attente de requêtes pour gérer les requêtes de lecture et d'écriture sur le périphérique. Le noyau ajoute les requêtes de lecture et d'écriture à la file d'attente des requêtes et le pilote de périphérique bloc traite ces requêtes dans l'ordre. Le pilote de périphérique bloc doit implémenter une fonction de traitement des requêtes pour gérer les requêtes de lecture et d'écriture, y compris la lecture des données du périphérique et l'écriture des données sur le périphérique. -
Contrôle de périphérique :
les pilotes de périphérique de bloc peuvent fournir d'autres opérations de contrôle de périphérique, telles que l'interrogation d'informations sur le périphérique, la définition des paramètres du périphérique, l'exécution d'opérations d'effacement de bloc, etc. Ces opérations sont généralement implémentées en appelant des fonctions depuis l'applicationioctl()et sont gérées dans les fonctions du pilote de périphérique blocioctl(). -
Gestion des erreurs :
les pilotes de périphérique bloc doivent disposer de mécanismes de gestion des erreurs appropriés pour gérer les conditions d'erreur qui peuvent survenir. Cela inclut la gestion des erreurs lors de la lecture et de l'écriture, la gestion des erreurs lors de l'initialisation et de l'arrêt de l'appareil, etc.
Le pilote de périphérique bloc est une partie très importante du noyau Linux. Il permet aux applications de l'espace utilisateur d'interagir avec les périphériques bloc et implémente des fonctions telles que la lecture, l'écriture et le contrôle du périphérique. Le développement de pilotes de périphériques en bloc nécessite une familiarité avec la programmation du noyau Linux et le développement de pilotes de périphériques, notamment les interfaces de périphériques en bloc, la gestion des files d'attente de requêtes, la gestion du tampon des périphériques en bloc, etc.
Exemple de code
Ce qui suit est un exemple de code de pilote de périphérique bloc simple permettant de créer un périphérique bloc virtuel et d'implémenter des fonctions de lecture et d'écriture :
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/genhd.h>
#include <linux/blkdev.h>
#include <linux/bio.h>
#define DEVICE_NAME "myblockdevice"
#define SECTOR_SIZE 512
#define NUM_SECTORS 1024
static struct gendisk *myblockdevice_disk;
static struct request_queue *myblockdevice_queue;
static u8 *myblockdevice_data;
static int myblockdevice_open(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
{
return 0;
}
static void myblockdevice_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
{
}
static struct block_device_operations myblockdevice_ops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = myblockdevice_open,
.release = myblockdevice_release,
};
static void myblockdevice_request(struct request_queue *queue)
{
struct request *req;
while ((req = blk_fetch_request(queue)) != NULL) {
if (blk_rq_is_passthrough(req)) {
printk(KERN_NOTICE "Skip non-fs request\n");
__blk_end_request_all(req, -EIO);
continue;
}
if (req->cmd_type != REQ_TYPE_FS) {
printk(KERN_NOTICE "Skip non-fs request\n");
__blk_end_request_all(req, -EIO);
continue;
}
switch (rq_data_dir(req)) {
case READ:
memcpy(req->buffer, myblockdevice_data + (req->sector * SECTOR_SIZE), req->current_nr_sectors * SECTOR_SIZE);
break;
case WRITE:
memcpy(myblockdevice_data + (req->sector * SECTOR_SIZE), req->buffer, req->current_nr_sectors * SECTOR_SIZE);
break;
default:
__blk_end_request_all(req, -EIO);
continue;
}
if (!__blk_end_request_cur(req, 0))
req = NULL;
}
}
static int __init myblockdevice_init(void)
{
myblockdevice_data = vmalloc(NUM_SECTORS * SECTOR_SIZE);
if (!myblockdevice_data) {
printk(KERN_ALERT "Failed to allocate memory\n");
return -ENOMEM;
}
myblockdevice_queue = blk_init_queue(myblockdevice_request, NULL);
if (!myblockdevice_queue) {
vfree(myblockdevice_data);
printk(KERN_ALERT "Failed to initialize request queue\n");
return -ENOMEM;
}
myblockdevice_disk = alloc_disk(1);
if (!myblockdevice_disk) {
blk_cleanup_queue(myblockdevice_queue);
vfree(myblockdevice_data);
printk(KERN_ALERT "Failed to allocate disk structure\n");
return -ENOMEM;
}
strcpy(myblockdevice_disk->disk_name, DEVICE_NAME);
myblockdevice_disk->major = 0;
myblockdevice_disk->first_minor = 0;
myblockdevice_disk->fops = &myblockdevice_ops;
myblockdevice_disk->queue = myblockdevice_queue;
set_capacity(myblockdevice_disk, NUM_SECTORS);
add_disk(myblockdevice_disk);
printk(KERN_INFO "Block device registered\n");
return 0;
}
static void __exit myblockdevice_exit(void)
{
del_gendisk(myblockdevice_disk);
put_disk(myblockdevice_disk);
blk_cleanup_queue(myblockdevice_queue);
vfree(myblockdevice_data);
printk(KERN_INFO "Block device unregistered\n");
}
module_init(myblockdevice_init);
module_exit(myblockdevice_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A simple block device driver");
Veuillez noter qu'il ne s'agit que d'un exemple simple, les pilotes de périphériques en bloc réels peuvent nécessiter plus de fonctionnalités et de gestion des erreurs. Lors de l'écriture d'un pilote de périphérique bloc, vous devez être familier avec les connaissances pertinentes en matière de programmation du noyau Linux et de développement de pilotes de périphérique, et apporter les modifications et extensions appropriées en fonction des besoins spécifiques.
pilote de périphérique réseau
Le pilote de périphérique réseau est un module logiciel utilisé pour gérer les périphériques réseau. Il est responsable de la mise en œuvre de fonctions telles que l'initialisation, la configuration, la transmission de données et le contrôle des périphériques réseau dans le système d'exploitation. Les pilotes de périphériques réseau s'exécutent généralement dans l'espace du noyau du système d'exploitation et interagissent avec les périphériques matériels pour fournir des fonctions de communication réseau.
Les principales fonctions des pilotes de périphériques réseau incluent :
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Initialisation et configuration : le pilote est responsable de l'initialisation des périphériques réseau et de l'exécution des configurations nécessaires, telles que l'allocation de mémoire, la configuration des gestionnaires d'interruption et l'initialisation des interfaces réseau.
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Transmission des données : Le conducteur est responsable de la gestion de la transmission des données du réseau. Il peut recevoir les paquets reçus de l'interface réseau et transmettre les paquets à la pile de protocoles pour traitement. Dans le même temps, le pilote peut également transmettre les paquets de données envoyés par l'application à l'interface réseau pour envoi.
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Gestion des interruptions : les périphériques réseau génèrent souvent des signaux d'interruption pour indiquer l'arrivée d'un paquet ou la fin de la transmission. Le pilote doit implémenter un gestionnaire d'interruptions afin de répondre aux interruptions en temps opportun et de traiter les paquets de données associés.
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Gestion des erreurs : le pilote doit détecter et gérer les conditions d'erreur pouvant survenir sur les périphériques réseau, telles que la perte de paquets, les conflits et les échecs de liaison.
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Surveillance de l'état et statistiques : le pilote peut fournir une surveillance de l'état et des informations statistiques sur l'équipement réseau, telles que le nombre de paquets de données reçus et envoyés, le nombre d'erreurs et l'état de fonctionnement de l'équipement réseau.
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Interface de contrôle et de configuration : le pilote peut fournir une interface de contrôle et de configuration, permettant aux utilisateurs ou à d'autres modules logiciels de configurer et de contrôler les périphériques réseau. Cela peut être accompli via des appels système, des fichiers de périphérique ou des outils de gestion de réseau.
Le développement de pilotes de périphériques réseau nécessite une connaissance de la programmation du noyau du système d'exploitation et des connaissances liées à la pile de protocoles réseau. Les cadres de développement de pilotes de périphériques réseau courants incluent le cadre de pilotes de périphériques réseau du noyau Linux (tel que le modèle de pilote de périphérique réseau Linux) et le cadre NDIS (Network Driver Interface Spécification) du noyau Windows. Selon les différents systèmes d'exploitation et plates-formes matérielles, la mise en œuvre des pilotes de périphériques réseau sera différente.