Writing Linux Device Drivers pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CreateSpace

作者:Dr Jerry Cooperstein

出品人:

页数:270

译者:

出版时间:2009-10-06

价格:USD 25.00

装帧:Paperback

isbn号码:9781449531249

丛书系列:

图书标签:

• Linux
• Device Drivers
• Kernel Programming
• Embedded Systems
• C Programming
• System Programming
• Hardware
• Open Source
• Drivers
• Development

深度探索：Linux内核驱动开发之旅 这是一本为寻求掌握Linux设备驱动程序开发精髓的工程师们量身打造的深度技术指南。本书并非仅仅停留在API的简单罗列，而是旨在为你构建一个坚实的理论基础，辅以大量贴近实际的案例，让你能够深刻理解Linux内核的工作机制，并能够自信地编写出高效、稳定且兼容性强的设备驱动。 核心内容与技术深度 本书将带领你循序渐进地深入Linux内核的世界，从最基础的内核模块开发入手，逐步触及高级的驱动程序设计理念。 内核模块开发基础： 你将学会如何编写、编译、加载和卸载简单的内核模块。理解模块化编程的优势，以及如何在运行时与内核动态交互。我们将详细讲解`module_init`和`module_exit`宏，`MODULE_LICENSE`和`MODULE_AUTHOR`等元数据，以及如何使用`printk`进行调试输出。还会涵盖模块间的依赖关系和符号导出机制。 Linux内核架构概览： 要编写出色的驱动，就必须对内核的整体架构有清晰的认识。本书将深入剖析Linux内核的各个关键子系统，包括进程调度、内存管理、中断处理、定时器机制、同步原语（如自旋锁、互斥锁、信号量）以及I/O子系统。你将理解这些子系统如何协同工作，以及驱动程序在其中扮演的角色。 设备模型与总线： 现代Linux内核采用强大的设备模型来统一管理和描述硬件设备。本书将详细讲解设备模型的核心概念，包括`kobject`、`kset`、`device`、`driver`以及总线（如PCI、USB、I2C、SPI）的概念。你将学习如何通过设备模型来注册、枚举和管理你的设备，以及如何让驱动程序与设备模型进行适配。 字符设备驱动开发： 字符设备是Linux系统中最为基础和常见的设备类型。本书将提供详尽的字符设备驱动开发指南，覆盖文件操作（`open`、`read`、`write`、`ioctl`、`release`）的实现，文件系统中的设备节点创建，以及如何使用`file_operations`结构体来连接用户空间请求与内核驱动逻辑。我们将通过具体的例子，例如简单的GPIO驱动、串口驱动，来演示这些概念。 块设备驱动开发： 块设备，如硬盘、SSD、SD卡，涉及更复杂的数据块读写和I/O调度。本书将深入讲解块设备驱动的开发，包括`block_device_operations`、请求队列的管理、I/O调度器的选择与集成，以及如何处理扇区大小、块大小等硬件特性。我们将探讨如何实现一个简单的RAM盘驱动，帮助你理解块设备驱动的核心原理。 网络设备驱动开发： 网络设备驱动是实现网络通信的关键。本书将详细阐述网络设备驱动的开发，重点讲解net_device结构体、网络接口的注册与注销、数据包的收发（RX/TX）流程、中断处理、DMA（Direct Memory Access）在网络数据传输中的应用，以及与TCP/IP协议栈的交互。你将学会如何编写一个基本的网卡驱动。 平台设备与设备树（Device Tree）： 随着嵌入式系统的普及，设备树（Device Tree）已成为描述硬件配置的标准方式。本书将详细介绍设备树的语法、节点、属性，以及内核如何解析设备树来识别和初始化硬件。你将学习如何编写和修改设备树源文件，以及如何编写与设备树协同工作的平台设备驱动。 中断处理： 中断是硬件与CPU之间通信的根本机制。本书将深入讲解Linux内核的中断处理机制，包括中断的注册、中断服务例程（ISR）的编写、中断共享、中断上下文的概念，以及如何处理底半部（Bottom Halves）和软中断（Softirqs）来提高效率和响应速度。 内存管理与DMA： 高效的内存管理和DMA是驱动性能的关键。本书将讲解内核中的内存分配函数（如`kmalloc`、`vmalloc`）、内存映射（`ioremap`），以及DMA（Direct Memory Access）的工作原理。你将学习如何配置和使用DMA来避免CPU在数据传输中的瓶颈，实现高效的数据吞吐。 同步机制与并发： 内核是多任务、多处理器的环境，并发问题随处可见。本书将深入讲解Linux内核提供的各种同步原语，如自旋锁（spinlocks）、互斥锁（mutexes）、信号量（semaphores）、读写锁（rwlocks），以及原子操作（atomic operations）。你将学习如何正确地使用这些机制来保护共享数据，防止竞态条件，确保驱动程序的健壮性。 用户空间与内核空间的交互： 驱动程序的核心任务是为用户空间提供对硬件的访问接口。本书将详细讲解用户空间与内核空间之间的各种通信机制，包括系统调用（syscalls）、`ioctl`、procfs、sysfs，以及netlink套接字。你将理解不同通信机制的优缺点，并学会如何选择最适合的接口。 高级主题： 除了核心内容，本书还将触及一些高级话题，如内核调试技术（如KDB、KGDB）、性能优化技巧、电源管理、设备驱动的安全性考虑，以及如何阅读和理解Linux内核源码。 学习方法与实践导向 本书的编写风格注重理论与实践的紧密结合。每一项技术讲解都会伴随清晰的代码示例，这些示例都经过精心设计，能够直观地展示核心概念。书中包含了大量的练习题和项目建议，鼓励读者动手实践，将所学知识应用于实际问题。通过大量的代码分析，你不仅能学会如何编写驱动，更能理解“为什么”要这样做，以及在不同场景下应如何做出最佳选择。 目标读者 本书的目标读者包括： 嵌入式系统工程师： 需要为嵌入式设备开发定制化硬件驱动的工程师。 Linux内核开发者： 希望深入理解Linux内核工作机制，为内核贡献代码的开发者。 系统软件工程师： 需要与底层硬件打交道的系统软件工程师。 对操作系统原理感兴趣的研究生和高年级本科生： 希望深入了解操作系统内核细节的学术界人士。 本书的独特价值 与市面上许多仅介绍API的资料不同，本书致力于构建读者的“内核思维”。我们将不仅仅告诉你“如何做”，更会深入剖析“为什么这么做”，帮助你理解设计背后的权衡与取舍。通过本书的学习，你将能够： 理解Linux内核的深层机制： 建立对内核架构、数据结构和核心算法的深刻认识。 编写健壮可靠的驱动程序： 掌握处理并发、同步、错误恢复等关键技能，编写出不易出错的驱动。 优化驱动性能： 理解内存管理、DMA、中断处理等对性能的影响，并学会相应的优化技巧。 独立解决驱动开发难题： 具备分析问题、定位Bug、找到解决方案的能力。 自信地与内核源码交互： 能够阅读、理解甚至修改Linux内核源码，为驱动开发打下坚实基础。 踏上这段深度探索之旅，你将从一个驱动程序的“使用者”成长为一名能够理解、编写并优化Linux设备驱动的“创造者”。

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