Linux内核模块与中断处理

"这篇文档是关于Linux内核和模块编译的课程资料，重点讨论了内核模块、中断处理以及下半部的概念。下半部在不同的Linux内核版本中通过不同的机制实现，包括 BH（2.6中去除）、任务队列（2.6中去除）、软中断（2.4引入）、Tasklet（2.4引入）和工作队列（2.4引入）。这些机制用于处理外部设备的事件，如定时器、周期性任务、串行端口和立即任务。" 在Linux操作系统中，内核模块是动态可加载的，允许对内核进行扩展而无需重新编译整个内核。这种模块化设计提高了系统的灵活性，使其可以根据需要添加或移除功能。模块由一组函数和数据结构组成，它们在内核空间运行，而不是用户空间。内核模块具有以下特点： 优点： 1. 紧凑且灵活的内核，仅在需要时加载额外功能。 2. 编译和更新模块比重新编译整个内核更快速。 3. 加载的模块拥有与静态链接内核相同的权限和作用域。 缺点： 1. 模块会占用内核内存，可能影响性能和内存利用率。 2. 不当使用模块可能导致系统崩溃。 3. 维护符号表和模块间依赖关系增加了内核复杂性。 Linux内核模块与普通C语言程序的主要区别在于运行环境、入口点、退出点、编译和调试方式。模块的加载、卸载、查看和自动加载通常使用`insmod`、`rmmod`、`lsmod`和`modprobe`等命令来管理。 中断处理是操作系统中至关重要的部分，中断处理分为上半部和下半部。上半部主要负责保存现场、关闭中断以及执行紧急处理，而下半部则用于执行非紧迫但必要的后续操作。在Linux 2.6及以后的版本中，传统的BH被移除，取而代之的是更灵活的任务调度机制，如软中断、Tasklet和工作队列。这些机制根据任务的优先级和实时性分配到不同的处理层次，确保系统的响应速度和稳定性。 软中断在内核线程上下文中执行，用于处理高速设备的中断。Tasklet是轻量级的软中断，适合处理简单快速的任务。工作队列则是异步执行的，它将任务放入队列中，由专门的内核线程在适当的时候执行，适用于需要更复杂上下文的处理。 总结来说，这个课程资料提供了Linux内核模块开发的基础知识，涵盖了模块的优缺点、与应用程序的区别，以及中断处理中的下半部机制，对理解Linux内核工作原理和驱动程序开发非常有帮助。