将设备驱动程序实现为一组内核模块

Question

我有一个用户空间库，用于通过串行端口与设备进行通信。该库相当复杂，执行许多任务，包括将标头放到有效负载上、对消息进行分段、发送消息、处理响应、初始化设备等...

我想将此库移至内核空间，并正在考虑拆分将该库分成几个定义良好的内核模块，以便

• 我可以在将来交换层（例如用 SPI 层交换 USART 层）。
• 开发会更容易。如果它被分割，我可以将库一块一块地迁移到内核空间。

以前有人做过这样的事情吗？内核模块之间通信的最佳方式（就效率而言）是什么？有什么我应该避免的陷阱吗？

最后，是否有任何作为一组内核模块实现的驱动程序的好示例？

Answer 1

不确定这是否有帮助，但 ALSA 由每个不同声音芯片的许多不同模块组成，以及其他模块所依赖的几个常见模块：

$ lsmod | grep snd
snd_hrtimer            12744  1 
snd_hda_codec_realtek   330769  1 
snd_hda_intel          33390  2 
snd_usb_audio         118064  0 
snd_hda_codec         104802  2 snd_hda_codec_realtek,snd_hda_intel
snd_pcm                96714  3 snd_hda_intel,snd_usb_audio,snd_hda_codec
snd_hwdep              13668  2 snd_usb_audio,snd_hda_codec
snd_usbmidi_lib        25371  1 snd_usb_audio
snd_seq_midi           13324  0 
snd_rawmidi            30547  2 snd_usbmidi_lib,snd_seq_midi
snd_seq_midi_event     14899  1 snd_seq_midi
snd_seq                61896  3 snd_seq_midi,snd_seq_midi_event
snd_timer              29991  3 snd_hrtimer,snd_pcm,snd_seq
snd_seq_device         14540  3 snd_seq_midi,snd_rawmidi,snd_seq
snd                    68266  16 snd_hda_codec_realtek,snd_hda_intel,snd_usb_audio,snd_hda_codec,snd_pcm,snd_hwdep,snd_usbmidi_lib,snd_rawmidi,snd_seq,snd_timer,snd_seq_device
soundcore              12680  1 snd
snd_page_alloc         18529  2 snd_hda_intel,snd_pcm

重建依赖关系图留给读者作为练习。

Answer 2

所有内核模块都在同一地址空间中运行。要从一个模块调用另一个模块，您需要导出一些符号：函数或全局变量。尽管在这种情况下使用全局变量可能是一种不好的风格。请注意，导出的符号将与所有其他内核符号位于同一名称空间中。为了避免名称冲突，您应该为它们使用一些定义明确的前缀，通常是模块的名称和下划线。因此，如果您的模块之一名为 foo 并且您想要导出函数 bar()，则可以在 foo 模块中使用如下代码：

void foo_bar(const char *prm) {
  printk (KERN_INFO "foo_bar(%s) was called\n", prm);
}
EXPORT_SYMBOL(foo_bar);

在另一个模块中，比如 buz，只需调用此函数：

foo_bar("qux");

注意，在内核模块中，您不能使用 libc（或其他库）功能以及许多常见的功能，例如内存管理、文件 I /O、网络等等，可能非常复杂。另请注意，内核模块调试不是一项简单的任务，许多错误将导致内核恐慌，而不是无害的分段错误。

因此，在将某些工作库移至内核空间之前请三思。也许最好将您的库分解为相同的“模块”，但将其（或其中的大部分）保留在用户空间中。