Linux 内核驱动接口详解

写作本文档的目的，是为了解释为什么Linux既没有二进制内核接口，也没有稳定 的内核接口。这里所说的内核接口，是指内核里的接口，而不是内核和用户空间 的接口。内核到用户空间的接口，是提供给应用程序使用的系统调用，系统调用 在 历史 上几乎没有过变化，将来也不会有变化。我有一些老应用程序是在0.9版本 或者更早版本的内核上编译的，在使用2.6版本内核的Linux发布上依然用得很好 。用户和应用程序作者可以将这个接口看成是稳定的。

你也许以为自己想要稳定的内核接口，但是你不清楚你要的实际上不是它。你需 要的其实是稳定的驱动程序，而你只有将驱动程序放到公版内核的源代码树里， 才有可能达到这个目的。而且这样做还有很多其它好处，正是因为这些好处使得 Linux能成为强壮，稳定，成熟的 *** 作系统，这也是你最开始选择Linux的原因。

只有那些写驱动程序的“怪人”才会担心内核接口的改变，对广大用户来说，既 看不到内核接口，也不需要去关心它。

既然只谈技术问题，我们就有了下面两个主题：二进制内核接口和稳定的内核源 代码接口。这两个问题是互相关联的，让我们先解决掉二进制接口的问题。

假如我们有一个稳定的内核源代码接口，那么自然而然的，我们就拥有了稳定的 二进制接口，是这样的吗？错。让我们看看关于Linux内核的几点事实：

对于一个特定的内核，满足这些条件并不难，使用同一个C编译器和同样的内核配 置选项来编译驱动程序模块就可以了。这对于给一个特定Linux发布的特定版本提 供驱动程序，是完全可以满足需求的。但是如果你要给不同发布的不同版本都发 布一个驱动程序，就需要在每个发布上用不同的内核设置参数都编译一次内核， 这简直跟噩梦一样。而且还要注意到，每个Linux发布还提供不同的Linux内核， 这些内核都针对不同的硬件类型进行了优化（有很多种不同的处理器，还有不同 的内核设置选项）。所以每发布一次驱动程序，都需要提供很多不同版本的内核 模块。

相信我，如果你真的要采取这种发布方式，一定会慢慢疯掉，我很久以前就有过 深刻的教训…

如果有人不将他的内核驱动程序，放入公版内核的源代码树，而又想让驱动程序 一直保持在最新的内核中可用，那么这个话题将会变得没完没了。 内核开发是持续而且快节奏的，从来都不会慢下来。内核开发人员在当前接口中 找到bug，或者找到更好的实现方式。一旦发现这些，他们就很快会去修改当前的 接口。修改接口意味着，函数名可能会改变，结构体可能被扩充或者删减，函数 的参数也可能发生改变。一旦接口被修改，内核中使用这些接口的地方需要同时 修正，这样才能保证所有的东西继续工作。

举一个例子，内核的USB驱动程序接口在USB子系统的整个生命周期中，至少经历 了三次重写。这些重写解决以下问题：

这和一些封闭源代码的 *** 作系统形成鲜明的对比，在那些 *** 作系统上，不得不额 外的维护旧的USB接口。这导致了一个可能性，新的开发者依然会不小心使用旧的 接口，以不恰当的方式编写代码，进而影响到 *** 作系统的稳定性。 在上面的例子中，所有的开发者都同意这些重要的改动，在这样的情况下修改代 价很低。如果Linux保持一个稳定的内核源代码接口，那么就得创建一个新的接口 ；旧的，有问题的接口必须一直维护，给Linux USB开发者带来额外的工作。既然 所有的Linux USB驱动的作者都是利用自己的时间工作，那么要求他们去做毫无意 义的免费额外工作，是不可能的。 安全问题对Linux来说十分重要。一个安全问题被发现，就会在短时间内得到修 正。在很多情况下，这将导致Linux内核中的一些接口被重写，以从根本上避免安 全问题。一旦接口被重写，所有使用这些接口的驱动程序，必须同时得到修正， 以确定安全问题已经得到修复并且不可能在未来还有同样的安全问题。如果内核 内部接口不允许改变，那么就不可能修复这样的安全问题，也不可能确认这样的 安全问题以后不会发生。 开发者一直在清理内核接口。如果一个接口没有人在使用了，它就会被删除。这 样可以确保内核尽可能的小，而且所有潜在的接口都会得到尽可能完整的测试 （没有人使用的接口是不可能得到良好的测试的）。

如果你写了一个Linux内核驱动，但是它还不在Linux源代码树里，作为一个开发 者，你应该怎么做？为每个发布的每个版本提供一个二进制驱动，那简直是一个 噩梦，要跟上永远处于变化之中的内核接口，也是一件辛苦活。 很简单，让你的驱动进入内核源代码树（要记得我们在谈论的是以GPL许可发行 的驱动，如果你的代码不符合GPL，那么祝你好运，你只能自己解决这个问题了， 你这个吸血鬼把Andrew和Linus对吸血鬼的定义链接到这里>）。当你的代码加入 公版内核源代码树之后，如果一个内核接口改变，你的驱动会直接被修改接口的 那个人修改。保证你的驱动永远都可以编译通过，并且一直工作，你几乎不需要 做什么事情。

把驱动放到内核源代码树里会有很多的好处：

【问题】 此处我要实现的是将芯片的ID用于网卡MAC地址，网卡驱动是enc28j60_init。 但是，读取芯片ID的函数，在as352x_afe_init模块中，所以要先初始化as352x_afe_init。 此处，内核编译完之后，在生成的system.map中可以看到， enc28j60_init在as352x_afe_init之前，所以，无法去读芯片ID。 所以我们的目标是，将as352x_afe_init驱动初始化放到enc28j60_init之前， 然后才能读取芯片ID，才能用于网卡初始化的时候的，将芯片ID设置成网卡MAC地址。

【解决过程】

【1】

最简单想到的，是内核里面的

archarmmach-as352xcore.c

中，去改devices设备列表中的顺序。

enc28j60_init对应的是ssp_device，因为网卡初始化用到的是SPI驱动去进行和通讯的。

as352x_afe_init对应的是afe_device。

原先是：

把afe改到最前面：

但是，实际结果是，没有任何影响，连systemp.map生成的，那么模块初始化顺序，都没有任何变化。 也就说明，想要实现驱动加载顺序的改变，改core.c里面的设备列表顺序是没有用的。

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【2】

在网上看到很多帖子，其说明的也很清楚了，就是：

Linux内核为不同驱动的加载顺序对应不同的优先级，定义了一些宏：

includelinuxinit.h

把自己的驱动的函数名用这些宏去定义之后， 就会对应不同的加载时候的优先级。

其中，我们写驱动中所用到的module_init对应的是 #define module_init(x) __initcall(x)而 #define __initcall(fn) device_initcall(fn) 所以，驱动对应的加载的优先级为6

在上面的不同的优先级中， 数字越小，优先级越高。 同一等级的优先级的驱动，加载顺序是链接过程决定的，结果是不确定的，我们无法去手动设置谁先谁后。 不同等级的驱动加载的顺序是先优先级高，后优先级低，这是可以确定的。

所以，像我们之前在驱动中用：

所以，大家都是同一个优先级去初始化，

最后这些驱动加载的顺序，可以查看在根目录下，

生成的system.map：

此处就是由于 c0019920 t __initcall_i2c_dev_init6 c0019924 t __initcall_as352x_afe_i2c_init6 c0019928 t __initcall_as352x_afe_init6 在c00198e4 t __initcall_enc28j60_init6之前，所以我这里才要去改。。。 知道原理，能想到的，就是要么把as352x_afe_init改到enc28j60_init之前一级，即优先级为5。即在驱动中，调用：fs_initcall(as352x_afe_init)；要么把enc28j60_init改到as352x_afe_init之后，即优先级为7即在驱动中，调用：late_initcall(enc28j60_init)；但是，此处麻烦就麻烦在，如果把as352x_afe_init改到enc28j60_init之前一级，发现后面网卡初始化enc28j60_init中，虽然读取芯片ID对了，但是后面的IP-auto configure 有问题。所以放弃。 如果把enc28j60_init改到as352x_afe_init之后，但是，从system.map中看到的是，优先级为7的驱动中，明显有几个驱动，也是和网卡初始化相关的，所以，这样改，尝试后，还是失败了。 所以，没法简单的通过调整现有的驱动的顺序，去实现顺序的调整。最后，被逼无奈，想到了一个可以实现我们需求的办法，那就是，单独定义一个优先级，把afe相关的初始化都放到那里面去，这样，就可以保证，其他没什么相关的冲突了。最后证实，这样是可以实现目的的。

具体添加一个新的优先级的步骤如下： 1.定义新的优先级 includelinuxinit.h中：

2.用对应新的宏，定义我们的驱动：

做到这里，本以为可以了，但是编译后，在system.map中，发现之前优先级为7的那几个函数，被放到system.map最后了，而不是预想的，在优先级7之后，在

之前。最后，发现时没有把对应的链接文件中的宏加进去：

3.includeasm-genericvmlinux.lds.h

最后，再重新编译，就可以实现我们要的，和afe相关的驱动初始化，都在网卡enc28j60_init之前了。也就可以在网卡里面读芯片ID了。当然，对应编译生成的system.map文件中，对应的通过module_init定义的驱动，优先级也都变成7了。而late_initcall对应优先级8了。 注：当前开发板arm的板子，所以，对应的load 脚本在：

linux-2.6.28.4archarmkernelvmlinux.lds 看起来，应该是这个文件： linux-2.6.28.4archarmkernelvmlinux.lds.S 生成上面那个脚本的。vmlinux.lds中的这一行：

就是将之前那些对应的init类型的函数，展开，放到这对应的位置。

【3】 不过，最后的最后，竟然发现网卡还是工作不正常，结果第二天，无意间发现是网卡地址设置导致网卡工作不正常的。 也就是说，实际是直接将afe设置到原先的优先级5就可以的，而不用这么麻烦去改系统的东西的...

不过，至少这也是一种办法，虽然不是那么的好...

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