O'Reilly：LINUX設備驅動程序（第3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 科波特（Corbet J.） 著，魏永明，耿嶽，鍾書毅 譯

圖書標籤:

• Linux
• 設備驅動
• 驅動開發
• OReilly
• 內核
• 嵌入式
• 係統編程
• 硬件
• C語言
• 開源

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787508338637

版次：1

商品编码：10100144

包装：平装

开本：16开

出版时间：2006-01-01

用纸：胶版纸

页数：569

字数：597000

産品特色

編輯推薦

　　《LINUX設備驅動程序（第3版）》詳細介紹瞭Linux。如果您希望在Linux操作係統上支持計算機外部設備，或者在Linux上運行新的硬件，或者隻是希望一般性地瞭解Linux內核的編程，就一定要閱讀本書。本書描述瞭如何針對各種設備編寫驅動程序，而在過去，這些內容僅僅以口頭形式交流，或者零星齣現在神秘的代碼注釋中。

內容簡介

　　本書是經典著作《Linux設備驅動程序》的第三版。如果您希望在Linux操作係統上支持計算機外部設備，或者在Linux上運行新的硬件，或者隻是希望一般性地瞭解Linux內核的編程，就一定要閱讀本書。本書描述瞭如何針對各種設備編寫驅動程序，而在過去，這些內容僅僅以口頭形式交流，或者零星齣現在神秘的代碼注釋中。
　　本書的作者均是Linux社區的領導者。Jonathan Corbet雖不是專職的內核代碼貢獻者，但他是備受關注的LWN.net新聞及信息網站的執行編輯。Alessandro Rubini是一名Linux代碼貢獻者，也是活躍的意大利Linux社區的靈魂人物。Greg Kroah-Hartman是目前內核中USB、PCI和驅動程序核心子係統（本書均有講述）的維護者。
　　本書的這個版本已針對Linux內核的2.6.10版本徹底更新過瞭。內核的這個版本針對常見任務完成瞭閤理化設計及相應的簡化，如即插即用、利用sysfs文件係統和用戶空間交互，以及標準總綫上的多設備管理等等。
　　要閱讀並理解本書，您不必首先成為內核黑客；隻要您理解C語言並具有Unix係統調用的一些背景知識即可。您將學到如何為字符設備、塊設備和網絡接口編寫驅動程序。為此，本書提供瞭完整的示例程序，您不需要特殊的硬件即可編譯和運行這些示例程序。本書還在單獨的章節中講述瞭PCI、USB和tty（終端）子係統。對期望瞭解操作係統內部工作原理的讀者來講，本書也深入闡述瞭地址空間、異步事件以及I/O等方麵的內容。
　　本書涵蓋的主題包括：
　　● 完整的字符、塊、tty（終端）及網絡驅動程序
　　● 驅動程序的調試
　　● 中斷
　　● 計時問題
　　● 並發、鎖定和對稱多處理器係統（SMP）
　　● 內存管理和DMA
　　● 驅動程序模型和sysfs
　　● 熱插拔設備
　　● 對常見總綫的描述，包括SCSI、PCI、USB和IEEE1394（火綫）。

作者簡介

　　Jonahan Corbet，早在1981年就開始接觸BSD Unix的源代碼。那時，科羅拉多大學的一名講師讓他“修正”其中的分頁算法。從那時起直到現在。他深入研究瞭他所遇到的每一個係統，其中包括VAX、Sun、Arden以及x86係統的驅動程序。他在1993年首次接觸Linux係統，從此以後一直從事Linux的開發。Corbet先生是《Linux Weekly News》的創始人和執行主編。他和妻子及兩個孩子生活在科羅多州的玻爾得市。

內頁插圖

目錄

前言
第一章 設備驅動程序簡介
設備驅動程序的作用
內核功能劃分
設備和模塊的分類
安全問題
版本編號
許可證條款
加入內核開發社團
本書概要
第二章 構造和運行模塊
設置測試係統
Hello World模塊
核心模塊與應用程序的對比
編譯和裝載
內核符號錶
預備知識
初始化和關閉
模塊參數
在用戶空間編寫驅動程序
快速參考
第三章 字符設備驅動程序
scull的設計
主設備號和次設備號
一些重要的數據結構
字符設備的注冊
open和release
scull的內存使用
read和write
試試新設備
快速參考
第四章 調試技術
內核中的調試支持
通過打印調試
通過查詢調試
通過監視調試
調試係統故障
調試器和相關工具
第五章 並發和競態
scull的缺陷
並發及其管理
信號量和互斥體
completion
自鏇鎖
鎖陷阱
除瞭鎖之外的辦法
快速參考
第六章 高級字符驅動程序操作
ioctl
阻塞型I/O
poll和select
異步通知
定位設備
設備文件的訪問控製
快速參考
第七章 時間、延遲及延緩操作
度量時間差
獲取當前時間
延遲執行
內核定時器
tasklet
工作隊列
快速參考
第八章 分配內存
kmalloc函數的內幕
後備高速緩存
get_free_page和相關函數
vmalloc及其輔助函數
per-CPU變量
獲取大的緩衝區
快速參考
第九章 與硬件通信
I/O端口和I/O內存
使用I/O端口
I/O端口示例
使用I/O內存
快速參考
第十章 中斷處理
準備並口
安裝中斷處理例程
實現中斷處理例程
頂半部和底半部
中斷共享
中斷驅動的I/O
快速參考
第十一章 內核的數據類型
使用標準C語言類型
為數據項分配確定的空間大小
接口特定的類型
其他有關移植性的問題
鏈錶
快速參考
第十二章 PCI驅動程序
PCI接口
ISA迴顧
PC/104和PC/104+
其他的PC總綫
SBus
NuBus
外部總綫
快速參考
第十三章 USB驅動程序
USB設備基礎
USB和Sysfs
USB urb
編寫USB驅動程序
不使用urb的USB傳輸
快速參考
第十四章 Linux設備模型
kobject、kset和子係統
低層sysfs操作
熱插拔事件的産生
總綫、設備和驅動程序
類
各環節的整閤
熱插拔
處理固件
快速索引
第十五章 內存映射和DMA
Linux的內存管理
mmap設備操作
執行直接I/O訪問
直接內存訪問
快速參考
第十六章 塊設備驅動程序
注冊
塊設備操作
請求處理
其他一些細節
快速參考
第十七章 網絡驅動程序
snull設計
連接到內核
net_device結構細節
打開和關閉
數據包傳輸
數據包的接收
中斷處理例程
不使用接收中斷
鏈路狀態的改變
套接字緩衝區
MAC 地址解析
定製 ioctl 命令
統計信息
組播
其他知識點詳解
快速參考
第十八章 TTY驅動程序
小型TTY驅動程序
tty_driver函數指針
TTY綫路設置
ioctls
proc和sysfs對TTY設備的處理
tty_driver結構詳解
tty_operations結構詳解
tty_struct結構詳解
快速參考
參考書目

前言/序言

Linux 設備驅動程序開發：從硬件到內核的深度探索 本書旨在為那些希望深入理解 Linux 內核如何與硬件交互，並能動手開發高性能、高可靠性設備驅動程序的開發者提供一本詳盡的指南。我們將跳齣膚淺的 API 調用，直擊驅動程序開發的本質，從底層原理齣發，逐步構建起一套完整的知識體係。本書不局限於特定硬件平颱或驅動程序類型，而是緻力於傳授一套普適性的開發理念和技術方法，使讀者能夠融會貫通，應對各種復雜的驅動開發挑戰。 第一部分：驅動程序開發基石 在開始編寫任何驅動程序之前，紮實的基礎知識是不可或缺的。本部分將帶領讀者迴顧並深入理解 Linux 內核的關鍵概念，為後續的驅動程序開發打下堅實的基礎。 Linux 內核概述與架構： 我們將深入剖析 Linux 內核的整體架構，包括其宏內核與微內核的混閤設計理念、關鍵子係統的劃分（如內存管理、進程調度、中斷處理、文件係統等），以及它們之間是如何協同工作的。理解內核的宏觀圖景，有助於我們在開發驅動程序時，更好地將其融入內核的整體框架，避免引入潛在的衝突或性能瓶頸。 模塊化設計與內核模塊： 現代 Linux 係統高度依賴模塊化設計，而內核模塊正是實現驅動程序動態加載與卸載的核心機製。我們將詳細講解內核模塊的生命周期管理，包括模塊的編譯、加載、卸載、參數傳遞等。通過分析 `insmod`、`rmmod`、`modprobe` 等命令的工作原理，以及 `MODULE_LICENSE`、`MODULE_AUTHOR` 等宏的意義，讀者將能深刻理解模塊化開發帶來的靈活性和可維護性。 內存管理： 設備驅動程序與硬件的交互往往涉及到內存的分配、映射和訪問。本部分將深入講解 Linux 內核的內存管理機製，包括物理內存分配 (`kmalloc`、`vmalloc`)、頁麵緩存、用戶空間與內核空間的數據共享（通過 `copy_to_user` 和 `copy_from_user`）、內存映射 (`mmap`) 等。理解這些概念對於正確地管理硬件緩衝區、避免內存泄漏和提高數據傳輸效率至關重要。 中斷處理： 硬件設備通常通過中斷來通知 CPU 其狀態變化或需要服務。我們將詳細講解 Linux 內核的中斷處理機製，包括中斷控製器、中斷嚮量錶、中斷服務例程 (ISR) 的編寫原則、中斷的注冊與注銷、中斷上下文的概念以及中斷的底半部 (bottom half) 和延遲工作隊列 (workqueue) 等技術，以實現高效、安全的中斷響應。 同步與並發控製： 在多處理器和多綫程環境下，驅動程序需要處理大量的並發訪問。本部分將聚焦於 Linux 內核提供的同步原語，如自鏇鎖 (spinlock)、互斥鎖 (mutex)、信號量 (semaphore)、原子操作 (atomic operations) 等。我們將講解它們的應用場景、使用方法以及潛在的死鎖問題，確保驅動程序的綫程安全。 第二部分：核心驅動程序開發技術 掌握瞭內核的基礎知識後，我們將進入驅動程序開發的實戰階段，學習如何處理不同類型的硬件設備。 字符設備驅動程序： 字符設備是 Linux 係統中最基礎的設備類型之一，例如串口、鍵盤、鼠標等。我們將深入講解字符設備驅動程序的開發流程，包括設備號的獲取、文件操作函數 (`file_operations`) 的實現、`open`、`read`、`write`、`ioctl` 等函數的作用和編寫技巧。通過實際案例，展示如何為簡單的字符設備編寫驅動。 塊設備驅動程序： 塊設備（如硬盤、SSD）以固定大小的數據塊為單位進行讀寫。本部分將講解塊設備驅動程序的核心概念，包括請求隊列 (request queue) 的管理、塊設備的調度器、`request_fn` 的實現以及與用戶空間的數據塊讀寫流程。我們將探討如何優化塊設備的讀寫性能，以及如何處理塊設備的分區和掛載。 網絡設備驅動程序： 網絡設備驅動程序是實現網絡通信的關鍵。我們將深入解析 Linux 網絡協議棧與驅動程序之間的接口，包括網絡設備注冊、數據包的接收與發送流程、DMA（直接內存訪問）在網絡傳輸中的應用，以及常用的網絡驅動框架（如 `netdev` 接口）。 總綫、設備與驅動模型 (Device Model)： 現代 Linux 內核采用瞭一種統一的總綫、設備和驅動模型來管理硬件。我們將講解這個模型的核心概念，包括總綫類型（如 PCI、USB）、設備的枚舉與探測、以及驅動程序如何與設備進行匹配。理解設備模型有助於編寫更具通用性和可擴展性的驅動程序，並能更好地利用內核提供的自動化管理功能。 I/O 端口與內存映射 I/O： 許多硬件設備通過 I/O 端口或內存地址與 CPU 進行通信。本部分將詳細講解如何通過 `inb`/`outb`（I/O 端口）和 `ioremap`（內存映射 I/O）來訪問硬件寄存器。我們將強調在訪問硬件時需要注意的潛在問題，如數據對齊、緩存一緻性等。 DMA（直接內存訪問）： DMA 是提高數據傳輸效率的關鍵技術，它允許硬件設備直接與內存進行數據傳輸，而無需 CPU 的介入。我們將深入講解 DMA 的工作原理，包括 DMA 控製器、DMA 映射 (DMA mapping) API 的使用，以及如何為設備編寫支持 DMA 的驅動程序，從而顯著提升數據吞吐量。 第三部分：高級驅動程序開發與調優 在掌握瞭基礎和核心技術後，本部分將探討更高級的驅動程序開發技術，以及如何優化驅動程序的性能和可靠性。 I/O 調度與性能優化： 對於塊設備和網絡設備等高性能設備，I/O 調度器的選擇和優化至關重要。我們將深入分析 Linux 內核中常見的 I/O 調度算法，並提供如何根據設備特性進行選擇和調優的建議。 電源管理： 現代係統越來越注重電源效率，驅動程序需要支持設備的電源管理功能。我們將講解 ACPI（高級配置與電源接口）、PM（電源管理）子係統，以及如何編寫支持設備休眠、喚醒和功耗狀態管理的驅動程序。 錯誤處理與調試： 編寫健壯的驅動程序離不開有效的錯誤處理和調試手段。本部分將介紹 Linux 內核提供的調試工具，如 `printk`、`ftrace`、`kmemleak`、`kprobes` 等，以及如何編寫清晰、易於理解的錯誤處理代碼，以提高驅動程序的穩定性和可維護性。 用戶空間與內核交互： 除瞭標準的設備文件接口，驅動程序還可以通過其他方式與用戶空間進行交互，例如 Netlink、procfs、sysfs 等。我們將探討這些機製的優缺點，以及如何選擇閤適的接口來實現用戶空間與驅動程序的靈活通信。 虛擬化環境下的驅動開發： 隨著虛擬化技術的普及，在虛擬化環境中開發和優化驅動程序也變得越來越重要。我們將簡要介紹在虛擬機中驅動開發需要考慮的特殊問題，以及一些與虛擬化相關的驅動開發技術。 安全驅動程序開發： 驅動程序作為內核的一部分，其安全性至關重要。我們將討論一些常見的安全漏洞，並提供編寫安全驅動程序的最佳實踐，例如嚴格的輸入校驗、避免緩衝區溢齣、謹慎處理用戶傳入的數據等。 本書特色： 深入原理： 告彆“知其然，不知其所以然”，本書將帶領讀者深入探究 Linux 內核驅動開發背後的原理和機製。 實戰導嚮： 結閤豐富的代碼示例和實際案例，使讀者在學習理論知識的同時，能夠快速上手實踐。 全麵覆蓋： 涵蓋瞭從基礎概念到高級技術的廣泛主題，旨在為讀者構建全麵的驅動開發知識體係。 循序漸進： 內容組織邏輯清晰，由淺入深，適閤不同階段的開發者閱讀。 通過閱讀本書，您將能夠： 深刻理解 Linux 內核與硬件交互的底層機製。 掌握編寫各種類型設備驅動程序的核心技術。 學會如何優化驅動程序的性能和可靠性。 具備獨立解決復雜驅動開發問題的能力。 成為一名更優秀的 Linux 係統級開發者。 無論您是想為新硬件編寫驅動，還是希望深入理解現有驅動程序的內部工作原理，抑或是對操作係統內核的深入探索充滿興趣，本書都將是您不可多得的良師益友。

评分☆☆☆☆☆

我一直對 Linux 的底層工作原理充滿好奇，尤其是那些隱藏在用戶空間之下的設備交互細節。在接觸到這本書之前，我對於如何讓 Linux 係統識彆、控製和管理各種硬件設備，始終感到模糊不清。這本書就像一把鑰匙，為我打開瞭通往 Linux 設備驅動世界的大門。它以一種非常係統和全麵化的方式，將那些復雜晦澀的內核概念一一拆解。從最基礎的設備文件、驅動模型的概念，到更高級的並發控製、同步機製，再到如何處理各種硬件異常，書中都進行瞭詳盡的闡述。我特彆喜歡書中對不同類型設備驅動的分類講解，比如字符設備、塊設備、網絡設備，以及如何針對不同的硬件特性設計相應的驅動程序。通過閱讀這本書，我不僅學到瞭大量的技術知識，更重要的是，我培養瞭一種對 Linux 係統底層運作的深刻理解和洞察力，這對於我日後的開發工作非常有幫助。

评分☆☆☆☆☆

對於我這樣一名軟件開發者而言，想要深入理解 Linux 係統，設備驅動開發是繞不開的一環。市麵上關於 Linux 的書籍很多，但真正能夠將設備驅動的復雜性講透徹、講明白的卻不多。這本書的齣現，無疑填補瞭這一市場空白。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一位循循善誘的老師，引導讀者逐步掌握 Linux 設備驅動的核心技術。我印象最深刻的是書中對內核 API 的講解，作者並沒有僅僅列齣 API 函數，而是深入剖析瞭每個 API 的設計理念、使用場景以及注意事項，並且通過實際代碼演示，讓我能夠清晰地理解如何正確、高效地使用它們。此外，書中對錯誤處理、調試技巧的介紹，也讓我受益匪淺，這在實際的驅動開發中是至關重要的。總而言之，這本書為我提供瞭一個堅實的學習平颱，讓我能夠更有信心地去探索和解決 Linux 設備驅動領域的各種挑戰。

评分☆☆☆☆☆

說實話，當我拿到這本書的時候，我被它的厚度給震撼到瞭，一度懷疑自己是否真的能夠啃下來。但隨著閱讀的深入，我發現這種“厚重”並非冗餘，而是內容紮實、信息量巨大的證明。這本書就像一本百科全書，涵蓋瞭 Linux 設備驅動開發的方方麵麵。它不僅僅是枯燥的理論堆砌，而是將理論與實踐完美地結閤在瞭一起。每一個概念的講解，都伴隨著精心設計的代碼示例，這些示例不僅僅是簡單的“Hello, World”，而是能夠真正運行、並且展示核心功能的實用代碼。我嘗試著跟著書中的例子一步步實現，感覺自己就像在親手構建一個真實的驅動程序。其中對中斷處理、DMA、內存映射等關鍵技術的講解，尤其讓我印象深刻。這些在硬件層麵至關重要的概念，在書中被描繪得清晰明瞭，並且通過代碼演示，讓我能夠直觀地感受到它們是如何工作的。這本書讓我明白，設備驅動開發並非遙不可及，而是可以通過係統性的學習和實踐來掌握的。

评分☆☆☆☆☆

我一直認為，要真正掌握一門操作係統，就必須深入瞭解其與硬件交互的機製，而設備驅動開發正是實現這一目標的最佳途徑。這本書，無疑是我在學習 Linux 設備驅動過程中遇到的最權威、最全麵的參考資料。它的內容之詳實，讓我幾乎能夠找到我想瞭解的任何一個關於設備驅動的問題的答案。從最基礎的 Linux 內核模塊的編寫，到對各種總綫（如 PCI、USB）的深入解析，再到如何處理各種硬件資源（如中斷、IO 端口），這本書都提供瞭清晰、準確的講解。我尤其欣賞書中對內核同步機製和並發控製的闡述，這些是編寫穩定、可靠的驅動程序不可或缺的基礎。通過這本書，我不僅學到瞭如何編寫設備驅動，更重要的是，我開始理解 Linux 內核是如何管理和協調硬件資源的，這對我理解整個 Linux 係統的運作方式産生瞭深遠的影響。

评分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，簡直是我在 Linux 內核開發這條漫漫長路上的及時雨。迴想我當初剛接觸設備驅動編程那會兒，簡直是一片混沌，滿眼都是 C 語言的語法和各種陌生的 API，簡直讓人無從下手。當時就渴望有一本能夠係統講解 Linux 設備驅動原理和實戰的書籍，能夠從零開始，一步步引導我理解內核的運作機製，以及如何巧妙地與硬件打交道。而這本書，就是我尋找的那盞明燈。它的內容之詳實，講解之深入，絕對不是那種浮光掠影的入門指南。它就像一位經驗豐富的導師，循循善誘地剖析著每一個概念，從最基礎的字符設備驅動，到更復雜的塊設備和網絡設備，再到那些隱藏在係統深處的總綫、設備模型和電源管理，無一不被細緻地展現齣來。我尤其欣賞它在原理闡述上的嚴謹性，不會為瞭簡化而犧牲關鍵細節，而是用清晰的邏輯和大量的代碼示例，讓我能夠真正理解“為什麼”這樣做，而不僅僅是“怎麼”做。這種深入骨髓的理解，是日後獨立解決復雜問題的基石。

评分☆☆☆☆☆

很经典的书了，趁打折买了

评分☆☆☆☆☆

书不错图很多你真的会吃粽子吗？再这样吃 遭罪的就是孩子啊......

评分☆☆☆☆☆

来吧，我教你下象棋，我的技术不错，公园那些下了一辈子象棋的大爷和我下棋时都会惊叹一句：“小伙子，我下棋30多年，第一步就走帅的还是第一次见”

评分☆☆☆☆☆

正版图书，物流特别快而且图书没有受到任何损坏，每一页完好如初，自提点的态度也很好。

评分☆☆☆☆☆

一次买了个够，很满意，薅羊毛薅的爽歪歪。

评分☆☆☆☆☆

快递小哥很给力！！！我给满分！！！

评分☆☆☆☆☆

书还没看，但是在京东买书还是很靠谱的。

评分☆☆☆☆☆

书很新，对我很有帮助

评分☆☆☆☆☆

书还没看，但是在京东买书还是很靠谱的。