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编写设备驱动程序     Oracle Solaris 10 1/13 Information Library (简体中文)
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文档信息

前言

第 1 部分针对 Oracle Solaris 平台设计设备驱动程序

1.  Oracle Solaris 设备驱动程序概述

设备驱动程序基础知识

什么是设备驱动程序?

什么是设备驱动程序入口点?

设备驱动程序入口点

通用于所有驱动程序的入口点

设备访问入口点

可装入模块入口点

自动配置入口点

内核统计信息入口点

电源管理入口点

通用入口点汇总

用于块设备驱动程序的入口点

用于字符设备驱动程序的入口点

用于 STREAMS 设备驱动程序的入口点

用于内存映射设备的入口点

网络设备驱动程序入口点

用于 SCSI HBA 驱动程序的入口点

用于 PC 卡驱动程序的入口点

设备驱动程序设计注意事项

DDI/DKI 功能

设备 ID

设备属性

中断处理

回调函数

软件状态管理

程控 I/O 设备访问

直接内存访问 (Direct Memory Access, DMA)

分层驱动程序接口

驱动程序上下文

返回错误

动态内存分配

热插拔

2.  Oracle Solaris 内核和设备树

3.  多线程

4.  属性

5.  管理事件和排队任务

6.  驱动程序自动配置

7.  设备访问:程控 I/O

8.  中断处理程序

9.  直接内存访问 (Direct Memory Access, DMA)

10.  映射设备和内核内存

11.  设备上下文管理

12.  电源管理

13.  强化 Oracle Solaris 驱动程序

14.  分层驱动程序接口 (Layered Driver Interface, LDI)

第 2 部分设计特定种类的设备驱动程序

15.  字符设备驱动程序

16.  块设备驱动程序

17.  SCSI 目标驱动程序

18.  SCSI 主机总线适配器驱动程序

19.  网络设备驱动程序

20.  USB 驱动程序

21.  SR-IOV 驱动程序

第 3 部分生成设备驱动程序

22.  编译、装入、打包和测试驱动程序

23.  调试、测试和调优设备驱动程序

24.  推荐的编码方法

第 4 部分附录

A.  硬件概述

B.  Solaris DDI/DKI 服务汇总

C.  使设备驱动程序支持 64 位

D.  控制台帧缓存器驱动程序

E.  pci.conf 文件

索引

设备驱动程序入口点

本节提供以下类别的入口点列表:

通用于所有驱动程序的入口点

有些操作可由任何类型的驱动程序执行,如装入模块所需的函数以及必需的自动配置入口点所需的函数。本节介绍通用于所有驱动程序的入口点类型。通用入口点汇总中列出了通用入口点,并包含指向手册页以及其他相关讨论的链接。

设备访问入口点

字符设备和块设备的驱动程序导出 cb_ops(9S) 结构,该结构定义用于块设备访问和字符设备访问的驱动程序入口点。这两种类型的驱动程序都需要支持 open(9E)close(9E) 入口点。块驱动程序需要支持 strategy(9E),而字符驱动程序可选择实现适用于设备类型的 read(9E)write(9E)ioctl(9E)mmap(9E)devmap(9E) 入口点的任意组合。字符驱动程序还可通过 chpoll(9E) 支持轮询接口。块驱动程序以及那些可使用块文件系统和字符文件系统的驱动程序可通过 aread(9E)awrite(9E) 支持异步 I/O。

可装入模块入口点

所有驱动程序都需要实现可装入模块入口点 _init(9E)_fini(9E)_info(9E),以便装入、卸载和报告有关驱动程序模块的信息。

驱动程序应在 _init(9E) 中分配并初始化所有全局资源,并应在 _fini(9E) 中释放其资源。


注 - 在 Oracle Solaris OS 中,只有可装入模块例程必须在驱动程序对象模块的外部可见。其他例程可以具有存储类 static


自动配置入口点

对于设备自动配置,驱动程序需要实现 attach(9E)detach(9E)getinfo(9E) 入口点。设备(如 SCSI 目标设备)在引导过程中无法自标识时,驱动程序也可以实现可选入口点 probe(9E)。有关这些例程的更多信息,请参见第 6 章

内核统计信息入口点

Oracle Solaris 平台提供了一组丰富的接口来维护和导出内核级统计信息(也称为 kstat)。驱动程序可以自由使用这些接口导出驱动程序和设备的统计信息,用户应用程序可使用这些统计信息来查看驱动程序的内部状态。提供了两个入口点来处理内核统计信息:

有关详细信息,请参见 kstat_create(9F)kstat(9S) 手册页。另请参见内核统计信息

电源管理入口点

提供电源管理功能的硬件设备的驱动程序可支持可选的 power(9E) 入口点。有关此入口点的详细信息,请参见第 12 章

通用入口点汇总

下表列出了所有类型驱动程序都可使用的入口点。

表 1-1 用于所有驱动程序类型的入口点

类别/入口点
使用情况
说明
cb_ops 入口点
必需
获取访问设备的权限。有关其他信息,请参见:
必需
放弃访问设备的权限。STREAMS 驱动程序的 close() 版本具有不同于字符驱动程序和块驱动程序的签名。有关其他信息,请参见:
可装入模块入口点
必需
初始化可装入模块。有关其他信息,请参见可装入驱动程序接口
必需
准备可装入模块以进行卸载。该入口点是所有驱动程序类型所必需的。有关其他信息,请参见可装入驱动程序接口
必需
返回有关可装入模块的信息。有关其他信息,请参见可装入驱动程序接口
自动配置入口点
必需
在初始化过程中向系统添加设备。此外,还用于恢复已暂停的系统。有关其他信息,请参见attach() 入口点
必需
从系统中分离设备。此外,还用于临时暂停设备。有关其他信息,请参见detach() 入口点
必需
获取特定于驱动程序的设备信息,如设备编号和相应实例之间的映射。有关其他信息,请参见:
请参见说明
确定是否存在非自标识设备。对于无法进行自标识的设备,该入口点是必需的。有关其他信息,请参见:
内核统计信息入口点
可选
捕获 kstat(9S) 数据的快照。有关其他信息,请参见内核统计信息
可选
动态更新 kstat(9S) 数据。有关其他信息,请参见内核统计信息
电源管理入口点
必需
设置设备的电源级别。如果不使用此入口点,请设置为 NULL。有关其他信息,请参见power() 入口点
其他入口点
请参见说明
报告驱动程序属性信息。除非替换 ddi_prop_op(9F),否则此入口点是必需的。有关其他信息,请参见:
请参见说明
系统出现故障时将内存转储到设备。对于出现紧急情况时要用作转储设备的任何设备,该入口点是必需的。有关其他信息,请参见:
identify(9E)
已过时
请勿使用此入口点。请在 dev_ops 结构中将 nulldev(9F) 指定给此入口点。

用于块设备驱动程序的入口点

支持文件系统的设备称为块设备。为这些设备编写的驱动程序称为块设备驱动程序。块设备驱动程序接受 buf(9S) 结构形式的文件系统请求,并向磁盘发出 I/O 操作以传送指定的块。文件系统的主接口为 strategy(9E) 例程。有关更多信息,请参见第 16 章

块设备驱动程序还可以提供字符驱动程序接口,以使实用程序能够绕过文件系统并直接访问设备。这种设备访问通常称为块设备的原始接口。

下表列出了块设备驱动程序可使用的其他入口点。另请参见通用于所有驱动程序的入口点

表 1-2 用于块驱动程序的其他入口点

入口点
使用情况
说明
可选
执行异步读取。不支持 aread() 入口点的驱动程序应使用 nodev(9F) 错误返回函数。有关其他信息,请参见:
可选
执行异步写入。不支持 awrite() 入口点的驱动程序应使用 nodev(9F) 错误返回函数。有关其他信息,请参见:
必需
在系统控制台上显示驱动程序消息。有关其他信息,请参见print() 入口点(块驱动程序)
必需

用于字符设备驱动程序的入口点

字符设备驱动程序通常以字节流的形式执行 I/O 操作。使用字符驱动程序的设备包括磁带机和串行端口。字符设备驱动程序还可以提供块驱动程序中不存在的其他接口,如 I/O 控制 (ioctl) 命令、内存映射以及设备轮询。有关更多信息,请参见第 15 章

任何设备驱动程序的主要任务都是执行 I/O,并且许多字符设备驱动程序执行称为字节流字符的 I/O。驱动程序可在设备上来回传送数据,而无需使用特定设备地址。此类型的传送与块设备驱动程序中的相反,后者部分文件系统请求会标识设备上的特定位置。

read(9E)write(9E) 入口点可处理标准字符驱动程序的字节流 I/O。有关更多信息,请参见I/O 请求处理

下表列出了字符设备驱动程序可使用的其他入口点。有关其他入口点的信息,请参见通用于所有驱动程序的入口点

表 1-3 用于字符驱动程序的其他入口点

入口点
使用情况
说明
可选
针对非 STREAMS 字符驱动程序轮询事件。有关其他信息,请参见对文件描述符执行多路复用 I/O 操作
可选
针对字符驱动程序执行一系列 I/O 命令。ioctl() 例程必须确保根据需要显式使用 copyin(9F)copyout(9F)ddi_copyin(9F)ddi_copyout(9F) 在内核地址空间复制用户数据。有关其他信息,请参见:
必需
可选
将设备内存映射到用户空间。有关其他信息,请参见:
必需

用于 STREAMS 设备驱动程序的入口点

STREAMS 是一个独立的编程模型,用于编写字符驱动程序。异步接收数据的设备(如终端设备和网络设备)适合实现 STREAMS。STREAMS 设备驱动程序必须提供第 6 章中介绍的装入和自动配置支持。有关如何编写 STREAMS 驱动程序的其他信息,请参见《STREAMS Programming Guide》

下表列出了 STREAMS 设备驱动程序可使用的其他入口点。有关其他入口点的信息,请参见通用于所有驱动程序的入口点用于字符设备驱动程序的入口点

表 1-4 用于 STREAMS 驱动程序的入口点

入口点
使用情况
说明
请参见说明
协调以流的形式将消息从一个队列传递到下一个队列。此入口点是必需的,但是读取数据的驱动程序端除外。有关其他信息,请参见《STREAMS Programming Guide 》
必需
处理队列中的消息。有关其他信息,请参见《STREAMS Programming Guide 》

用于内存映射设备的入口点

对于某些设备(如帧缓存器),提供直接访问设备内存的应用程序比字节流 I/O 更高效。应用程序使用 mmap(2) 系统调用可将设备内存映射到其地址空间。要支持内存映射,设备驱动程序需要实现 segmap(9E)devmap(9E) 入口点。有关 devmap(9E) 的信息,请参见第 10 章。有关 segmap(9E) 的信息,请参见第 15 章

定义 devmap(9E) 入口点的驱动程序通常不会定义 read(9E)write(9E) 入口点,因为应用程序在调用 mmap(2) 之后会直接对设备执行 I/O 操作。

下表列出了使用 devmap 框架执行内存映射的字符设备驱动程序可以使用的其他入口点。有关其他入口点的信息,请参见通用于所有驱动程序的入口点用于字符设备驱动程序的入口点

表 1-5 使用 devmap 进行内存映射的字符驱动程序的入口点

入口点
使用情况
说明
必需
验证和转换内存映射设备的虚拟映射。有关其他信息,请参见导出映射
可选
在访问映射的过程中遇到验证或保护问题时通知驱动程序。有关其他信息,请参见devmap_access() 入口点
必需
对映射执行设备上下文切换。有关其他信息,请参见devmap_contextmgt() 入口点
可选
复制设备映射。有关其他信息,请参见devmap_dup() 入口点
可选
创建设备映射。有关其他信息,请参见devmap_map() 入口点
可选
取消设备映射。有关其他信息,请参见devmap_unmap() 入口点

网络设备驱动程序入口点

有关使用 Generic LAN Driver v3 (GLDv3) 框架的网络设备驱动程序的入口点列表,请参见表 19-1。有关更多信息,请参见第 19 章中的GLDv3 网络设备驱动程序框架GLDv3 MAC 注册函数

用于 SCSI HBA 驱动程序的入口点

下表列出了 SCSI HBA 设备驱动程序可使用的其他入口点。有关 SCSI HBA 传输结构的信息,请参见 scsi_hba_tran(9S)。有关其他入口点的信息,请参见通用于所有驱动程序的入口点用于字符设备驱动程序的入口点

表 1-6 用于 SCSI HBA 驱动程序的其他入口点

入口点
使用情况
说明
必需
中止已传输到 SCSI 主机总线适配器 (Host Bus Adapter, HBA) 驱动程序的指定 SCSI 命令。有关其他信息,请参见tran_abort() 入口点
可选
重置 SCSI 总线。有关其他信息,请参见tran_bus_reset() 入口点
必需
释放已为 SCSI 包分配的资源。有关其他信息,请参见tran_destroy_pkt() 入口点
必需
释放已为 SCSI 包分配的 DMA 资源。有关其他信息,请参见tran_dmafree() 入口点
必需
获取 HBA 驱动程序所提供的特定功能的当前值。有关其他信息,请参见tran_getcap() 入口点
必需
分配和初始化 SCSI 包的资源。有关其他信息,请参见资源分配
可选
停止 SCSI 总线上的所有活动(通常是为了进行动态重新配置)。有关其他信息,请参见动态重新配置
必需
重置 SCSI 总线或目标设备。有关其他信息,请参见tran_reset() 入口点
可选
请求通知 SCSI 目标设备进行总线重置。有关其他信息,请参见tran_reset_notify() 入口点
必需
设置 SCSI HBA 驱动程序所提供的特定功能的值。有关其他信息,请参见tran_setcap() 入口点
必需
请求传输 SCSI 命令。有关其他信息,请参见tran_start() 入口点
必需
按 HBA 驱动程序或设备同步数据视图。有关其他信息,请参见tran_sync_pkt() 入口点
可选
代表目标设备请求释放已分配的 SCSI HBA 资源。有关其他信息,请参见:
可选
代表目标设备请求初始化 SCSI HBA 资源。有关其他信息,请参见:
可选
探测 SCSI 总线上的指定目标。有关其他信息,请参见tran_tgt_probe() 入口点
可选
调用 tran_quiesce(9E)(通常是为了进行动态重新配置)之后恢复 SCSI 总线上的 I/O 活动。有关其他信息,请参见动态重新配置

用于 PC 卡驱动程序的入口点

下表列出了 PC 卡设备驱动程序可使用的其他入口点。有关其他入口点的信息,请参见通用于所有驱动程序的入口点用于字符设备驱动程序的入口点

表 1-7 仅适用于 PC 卡驱动程序的入口点

入口点
使用情况
说明
必需
处理 PC 卡驱动程序的事件。驱动程序必须显式调用 csx_RegisterClient(9F) 函数来设置入口点,而不是使用类似 cb_ops 的结构字段。