什么是内核？

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Oracle Solaris 内核是用于管理系统资源的程序。内核将应用程序与系统硬件隔离，并为它们提供基本系统服务，如输入/输出 (input/output, I/O) 管理、虚拟内存和调度。内核由需要时动态装入内存的对象模块组成。

Oracle Solaris 内核在逻辑上可分为两个部分：第一部分称为内核，用于管理文件系统、调度和虚拟内存。第二部分称为 I/O 子系统，用于管理物理组件。

内核提供了一组接口，供可通过系统调用访问的应用程序使用。Reference Manual Collection 的第 2 部分对系统调用进行了介绍（请参见 Intro(2)）。某些系统调用用于调用设备驱动程序以执行 I/O 操作。设备驱动程序是可装入的内核模块，用于管理数据传输，同时将内核的其余部分与设备硬件隔离。为了与操作系统兼容，设备驱动程序需要能够提供多线程、虚拟内存寻址以及 32 位和 64 位操作之类的功能。

下图解释了内核的工作机制。内核模块用于处理来自应用程序的系统调用。I/O 模块用于与硬件通信。

图 2-1 Oracle Solaris 内核

image:图中显示了用户级应用程序对特定内核级模块的调用，以及驱动程序与设备其他模块之间的调用。

内核通过以下功能提供对设备驱动程序的访问：

设备至驱动程序映射。内核将维护设备树。树中的每个节点都表示一个虚拟设备或物理设备。内核通过将设备节点名称与系统中安装的驱动程序集进行匹配，从而将每个节点绑定到驱动程序。仅当存在驱动程序绑定时，应用程序才能访问设备。
DDI/DKI 接口。DDI/DKI（Device Driver Interface/Driver-Kernel Interface，设备驱动程序接口/驱动程序内核接口）接口可对驱动程序和内核、设备硬件以及引导/配置软件之间的交互进行标准化。这些接口使驱动程序独立于内核，并且改进了驱动程序在相同体系架构下不同操作系统发行版间的可移植性。
LDI。LDI（Layered Driver Interface，分层驱动程序接口）是 DDI/DKI 的扩展。LDI 允许内核模块访问系统中的其他设备。LDI 还允许确定内核当前使用的设备。请参见第 14 章。

多线程执行环境

Oracle Solaris 内核是多线程的。在多处理器计算机上，多个内核线程可以运行内核代码并且可以并发运行。内核线程也可能随时被其他内核线程抢先。

内核的多线程特征对设备驱动程序强加了某些附加限制。有关多线程注意事项的更多信息，请参见第 3 章。必须对设备驱动程序进行编码，使其在许多不同线程请求时按需运行。对于每个线程，驱动程序必须处理重叠的 I/O 请求的争用问题。

虚拟内存

Oracle Solaris 虚拟内存系统的完整概述超出本书范围，但在讨论设备驱动程序时使用了两个特别重要的虚拟内存术语：虚拟地址和地址空间。

虚拟地址。虚拟地址是由内存管理单元 (memory management unit, MMU) 映射到物理硬件地址的地址。驱动程序可直接访问的所有地址都属于内核虚拟地址。内核虚拟地址引用内核地址空间。
地址空间。地址空间是一组虚拟地址段。每个地址段都是一个连续范围的虚拟地址。每个用户进程都拥有一个称为用户地址空间的地址空间。内核拥有其自己的地址空间，称为内核地址空间。

作为特殊文件的设备

设备在文件系统中表示为特殊文件。在 Oracle Solaris OS 中，这些文件驻留在 /devices 目录分层结构中。

特殊文件的类型可以为块，也可以为字符。该类型表示了设备驱动程序的种类。驱动程序可以实现这两种类型。例如，磁盘驱动程序导出字符接口以供 fsck(1) 和 mkfs(1) 实用程序使用，导出块接口以供文件系统使用。

每个特殊文件都与一个设备编号 (dev_t) 关联。设备编号由主设备号和次要设备号组成。主设备号标识与特殊文件关联的设备驱动程序。次要设备号由设备驱动程序创建，供其用来进一步标识特殊文件。通常，次要设备号是一种编码，用于标识驱动程序应访问的设备实例以及应执行的访问类型。例如，次要设备号可以标识用于备份的磁带设备，并可指定完成备份操作后需要将磁带反绕。

DDI/DKI 接口

在 System V Release 4 (SVR4) 中，设备驱动程序与 UNIX 内核其余部分之间的接口被标准化为 DDI/DKI。DDI/DKI 在 Reference Manual Collection 的第 9 部分中进行介绍。第 9E 节介绍驱动程序入口点，第 9F 节介绍驱动程序可调用的函数，而第 9S 节介绍设备驱动程序使用的内核数据结构。请参见 Intro(9E)、Intro(9F) 和 Intro(9S)。

DDI/DKI 旨在对设备驱动程序与内核其余部分之间的所有接口进行标准化并进行说明。此外，无论处理器体系结构是 SPARC 还是 x86，DDI/DKI 都允许任何运行 Oracle Solaris OS 的计算机的驱动程序的源代码和二进制代码保持兼容。仅使用 DDI/DKI 中包含的内核函数的驱动程序称为符合 DDI/DKI 标准的设备驱动程序。

DDI/DKI 允许您为运行 Oracle Solaris OS 的任何计算机编写与平台无关的设备驱动程序。通过这些二进制代码兼容的驱动程序，您可以更方便地将第三方硬件和软件集成到运行 Oracle Solaris OS 的任何计算机中。DDI/DKI 与体系结构无关，从而允许同一驱动程序在一组不同的计算机体系结构中工作。

平台无关性是通过在以下方面设计 DDI 实现的：

动态装入和卸载模块
电源管理
中断处理
从内核或用户进程访问设备空间，即寄存器映射和内存映射
使用 DMA 服务从设备访问内核或用户进程空间
管理设备属性

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	编写设备驱动程序 Oracle Solaris 11.1 Information Library (简体中文)