揭示Linux设备驱动内核机制深度解析

深入理解Linux设备驱动程序内核机制是一本专业书籍，它专注于揭示Linux设备驱动背后的内核工作原理和技术细节，而非仅限于驱动程序的编写教程。作者通过细致剖析Linux内核源码，并借助丰富的图表辅助，帮助读者洞悉驱动程序在操作系统层面的行为逻辑。 书中首先介绍核心层与大设备驱动层的交互过程。在Linux内核架构中，核心层负责提供接口，大设备驱动层则负责具体实现设备的功能。驱动程序通过这些接口与硬件进行通信，确保系统的稳定性和兼容性。 模块在Linux中以ELF（Executable and Linkable Format）的形式存在，加载时，模块结构会被整合到内存中，便于模块管理。其中，E_shstrndx标识了section名表的位置，这是链接器在sectionheader表中查找名字的关键索引。定义的变量和内存地址在此结构中得以记录，使得模块在运行时能够准确定位数据。 模块文件不仅包含了数据部分，还包括符号表，如非字符串表、字符串表等。符号表存储了模块内的函数名、全局变量等标识符，它们的地址由sh_link和sh_addr字段定义。值得注意的是，只有被shf_alloc标记的section才会被实际加载到内存中，而符号表地址通常不作修改，保持稳定。 每个模块使用的section都有一个symsearch结构，Elf_Sym数组构成的section专门存放模块内部的字符串，而kernel_symbol部分则是内核模块导出给用户空间的符号信息。每当模块通过EXPORT_SYMBOL声明导出符号时，编译工具链会自动生成一个rel_ksymtab段来跟踪这些符号。 区分重定位section和被重定位section是理解内核模块的关键。重定位section是指需要根据其他section的地址进行调整的部分，而被重定位section则是接受调整的对象。在模块加载前，其物理地址可能已经过预处理，确保模块之间的正确关联。 最后，书中还强调了union数据结构的作用，由于它只是简单地存放地址，所以在使用前必须先进行定义，以确保内存管理和数据的正确访问。 这本书深入探讨了Linux内核如何管理和调度设备驱动，以及模块加载过程中的关键细节，对于希望深入了解Linux设备驱动程序内核机制的开发者来说，是一本不可或缺的参考资料。