Linux 2.6下Driver开发的34个变化

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。

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