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发表于:2008-5-6 15:44
标题：Linux系统下设备驱动的安全端口分配
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摘要:
编写设备驱动是一个具有挑战性和冒险性的工作。当设备通过init_mo dule函数登记时，设备的资源应当被分 配。一个主要的设备资源是I/O端口。作为动态连接的驱动程序，开发者应当小心将未被使用的I/O端口分配 给这些设备。 首先驱动程序应侦测这些端口是否被使用或释放。然后再为设备申请获取端口。当驱动模块被 从内核中移出时，端口应该被释放。这篇文章讨论了Linux设备驱动的安全端口分配的复杂性。
介绍
设备驱动开发者一个主要关心的问题是设备的资源分配。这些资源包括I/O端口，内存和中断。这篇文章试图解释I/O子系统的基本原理和资源分配的重要性，主要是I/O端口的资源处理。同时还将阐明如何侦测，申请和释放设备的端口地址。
基本的硬件元素，如端口，总线和设备控制器，构成了大量的不同的I/O设备。设备驱动向I/O子系统提供了 一个通用的设备存取界面，这非常类似于系统调用(systmem call)在应用程序和操作系统之间提供的标准界 面。现在有很多种类型的设备附属在电脑上，举例说来有: 存储设备，如磁盘，磁带，光驱和软驱; 人机交 互设备，如键盘，鼠标和屏幕; 传输设备，如网卡和调制解调器。不论这些不同设备的数目巨大，我们只需要理解一些基本的概念，即设备如何加载以及软件如何控制硬件。
基本概念
设备由两部分组成，一个是被称设备为控制器的电器部分，另一个是机械部分。控制器通过系统总线加载到 电脑上。典型的方式是，一组互不冲突的寄存器组被赋予到各个控制器。I/O端口包含4组寄存器，即状态寄 存器，控制寄存器，数据输入寄存器，数据输出寄存器。状态寄存器拥有可以被主机读取的(状态)位，用来 指示当前命令是否执行完毕，或者字节是否可以被读出或写入，以及任何错误提示。控制寄存器则被主机写操作以启动一条命令或者改变设备的(工作)模式。数据输入寄存器用于获取输入而数据输出寄存器则向主机发送结果。
所以，处理器和设备之间的基本界面是控制和状态寄存器。当处理器执行程序并且遇到与设备相关的指令 时，它通过向相应的设备发送一条命令来执行该指令。控制器执行所要求的动作并设置状态寄存器的特定位，然后进入等待。处理器有责任检查设备的状态直到发现操作完成。例如并口驱动程序(打印机使用的)一般会 轮询打印机以知道打印机是否准备好。如果打印机没有准备好，驱动程序会睡眠一段时间(处理器此时会做其他有用的工作)，该过程将重复直到打印机准备好。这种轮询的机制能够改进系统的性能。另外一种方式则是 系统进行不必要的"死等"(unnecessarily waiting)而不做任何有用的工作。
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