(LDD) Ch17-最新進展(轉載)
       
      第十七章 最新進展
       
       
       
      Linux一直在迅速地發展著，開發人員總是迫切希望改善核心內部，它們并不考慮向后兼
      容性。這種自由開發導致了不同版本核心提供的設備驅動程序接口之間一定程度的不兼
      容。不過，在應用級還保持著兼容，除了個別需要與核心特征進行低級交互的應用（象p
      s）。
       
      另一方面，設備驅動程序是直接鏈接到核心映象上的，因此必須與數據結構、全局變量
      、以及由內核系統引出的函數發生的改變保持一致。在開發過程中，隨著新特征的加入
      ，內部被修改；新的實現取代了就的實現，因為實踐證明它們更快，更清晰。盡管不兼
      容性要求程序員在寫模塊時要做一些額外的工作，我認為連續的開發是Linux社區的成功
      點：嚴格的先后兼容性最終證明是有害的。

      點：嚴格的先后兼容性最終證明是有害的。
       
      這一章講述2.0.x和2.1.43之間的不同，這些將會與即將推出的2.2發布類似。Linus在前
      幾個2.1版本中引入了最重要的改變，這樣核心就可以多經歷幾個2.1版本，使得驅動程
      序的作者有足夠的時間在開發被鎖定以發布穩定的2.2之前來穩定驅動程序。下面的小節
      介紹驅動程序是如何處理2.0和2.1.43之間的不同的。我已經修改了本書介紹的所有示例
      代碼，使得它們可以同時在2.0和2.1.43上編譯和運行，以及這之間的大多數版本。
       
      驅動程序的新版本可以從O’Reilly的FTP站點上在線例子的v2.1目錄下得到。2.0和2.1
      之間的兼容性通過頭文件sysdep-2.1.h獲得，它可以與你自己的模塊集成。我選擇不把
      兼容性擴展到1.2避免了給C代碼加載太多的條件，而且1.2-2.0的不同已經在前面的章節
      解釋過了。在我將要寫完這本書時，我了解到從2.1.43起又引入了一些小的不兼容性；
      我不打算對之加以評述，因為我不能保證對這些最新版本的完全支持。
       
      注意在本章我不會講述2.1開發系列引入的所有新東西。我要做的只是移植2.0模塊，使
      之可以在2.0和2.1核心上運行。利用2.1的特征意味著放棄對不具有這些特征的2.0發布
      的支持。2.0版本仍是本書的重點。
       
      在寫sysdep-2.1.h時，我已努力使你熟悉新的API，我引入的宏用來使2.1的代碼可以在2
      ..0上跑，而不是相反。
       
      本章以重要性逐漸降低的順序介紹不兼容性；最重要的不同首先被介紹，次要的細節則
      在后面介紹。

      在后面介紹。
       
       
       
      模塊化
       
      在Linux社區中，模塊化變的越來越重要，開發人員決定用一個更清晰的實現取代舊的。
      頭文件<linux/module.h>在2.1.18中完全重寫了，一個新的API被引入。如你所期望的，
      新的實現比舊的要容易使用。
       
      為了加載你的模塊，你將需要包modutils-2.1.34甚至更新版本（細節見Documentation/
      Changes）。當與舊的核心一起使用時，這個包可以回到兼容模式，因此你可以用這個新
      包替換modules-2.0.0，即使你經常在2.0和2.1之間切換。
       
       
       
      引出符號
       
      符號表的新接口比以前的要容易多了，它依賴于下面的宏：
       
      EXPORT_NO_SYMBOLS；
       
          這個宏與register_symtab(NULL)等價；它可以出現在一個函數的內部或外部，因為

          這個宏與register_symtab(NULL)等價；它可以出現在一個函數的內部或外部，因為
      它只是指導匯編器，而不產生實際代碼。如果你想在Linux2.0上編譯模塊，這個宏應該
      在init_module中被使用。
       
      EXPORT_SYMTAB；
       
          如果你打算引出一些符號，那么模塊必須在包含<linux/module.h>之前定義這個宏
      。
       
      EXPORT_SYMBOL(name)；
       
          這個宏表明你想引出這個符號名。它必須在任何函數之外使用。
       
      EXPORT_SYMBOL_NOVERS(name)
       
      使用這個宏而不是EXPORT_SYMBOL()強制丟棄版本信息，即使是編譯帶有版本支持的代碼
      。這對避免一些不必要的重編譯很有用。例如，memset函數將總以同樣的方式工作；引
      出符號而不帶版本信息允許開發者改變實現（甚至使用的數據類型）而不需insmod標出
      不兼容性。在模塊化的代碼中不大可能需要這個宏。
       
       
       
      如果這些宏都沒有在你的源碼中使用，那么所有的非靜態符號都被引出；這與在2.0中一

      如果這些宏都沒有在你的源碼中使用，那么所有的非靜態符號都被引出；這與在2.0中一
      樣。如果這個模塊是從幾個源文件生成的，你可以從任何源文件引出符號，而且還可以
      在模塊的范圍中共享任何符號。
       
      如你所看到的，引出符號表的新方法解決了一些問題，但這個創新也引入了一個重要的
      不兼容性：一個引出了一些符號的模塊，如果想同時在2.0和2.1上編譯運行，則必須用
      條件編譯來包含兩個實現。下面是export模塊（v2.1/misc-modules/export.c）如何處
      理這個問題的：
       
      （代碼384 #1）
       
      上面的代碼依賴于下面sysdep-2.1.h中的行：
       
      （代碼384 #2）
       
      當使用2.1.18或更新的核心時，REGISTER_SYMTAB擴展為什么都不做，因為init_module
      中沒有什么需要做的；在函數外使用EXPORT_SYMBOL是引出模塊符號唯一需要做的。
       
       
       
      聲明參數
       
      核心模塊的新的實現利用了ELF二進制格式的特征以獲得更好的靈活性。更特別地，當構

      核心模塊的新的實現利用了ELF二進制格式的特征以獲得更好的靈活性。更特別地，當構
      造一個ELF目標文件時，你可以聲明除“正文”、“數據”和“bss”之外的節。一個“
      節”是一個連續的數據區域，與“段”的概念類似。
       
      對于2.1，核心模塊必須使用ELF二進制格式編譯。事實上，2.1核心利用了ELF的節（見
      “處理核心空間錯誤”），只能編譯為ELF。因此模塊的限制并不是個真正限制。使用EL
      F允許信息域被存在目標文件中。好奇的讀者可以使用objdump –section-headers來觀
      察節頭，用objdump –section=.modinfo –full-contents來查看模塊特定的信息。實
      際上，.modinfo一節是用來存儲模塊信息的節，包含被稱做“參數”的值，可以在加載
      時修改。
       
      當在2.1上編譯時，一個參數可以用宏如下聲明：
       
            MODULE_PARM(variable, type-description)；
       
      當你在源文件中使用這個宏時，編譯器被告知在目標文件中插入一個描述串；這個描述
      表明variable是個參數，它的類型對應于type-description。insmod和modprobe查看目
      標文件，保證你被允許修改variable，同時檢查參數的實際類型。類型檢查對防止不愉
      快的錯誤非常重要，例如用一個串覆蓋了一個整數，或錯把長整數當成了短整數。
       
      按我的觀點，講述宏的最好辦法時給出幾行示例代碼。下面的代碼屬于一個想象的網卡
      ：
       

       
      （代碼385）
       
      type-description串在頭文件<linux/module.h>中被非常詳細地介紹，并且為了你的方
      便，它可以在整個核心源碼中找到。
       
      值得給出的一個技巧是如何參數化一個數組的長度，象上面的io。例如，設想網絡驅動
      程序支持的外圍板子的數目有宏MAX_DEVICES表示，而不是硬寫入的數字4。出于這個目
      的，頭文件<linux/module.h>定義了一個宏（__MODULE_STRING），它用C預處理器將一
      個宏“字符串化”。這個宏可以如下使用：
       
      int io[MAX_DEVICES+1]={0,};
       
      MODULE_PARM(io, “1-” __MODULE_STRING(MAX_DEVICES) “i”);
       
      在前一行中，被“字符串化”的值與其他串接在一起構成目標文件中有意義的串。
       
      scull示例模塊也用MODULE_PARM來聲明它的參數（scull_major和其他整數變量）。這在
      Linux2.0上編譯時可能會出問題，那里這個宏未定義。我選擇的簡單的修正是在sysdep-
      2.1.h中定義MODULE_PARM，這樣在與2.0頭文件編譯時，它擴展為空語句。
       
      其它有意義的值可以象MODULE_AUTHOR()一樣 存在模塊的.modinfo一節，但它們目前沒
      有使用。請參考<linux/module.h>以獲得更多的信息。

      有使用。請參考<linux/module.h>以獲得更多的信息。
       
       
       
      /proc/modules
       
      /proc/modules的格式在2.1.18中略有改變，而所有的模塊化代碼都被重寫了。盡管這個
      改變并不影響源碼，你可能對其細節不感興趣，因為/proc/modules在模塊開發時經常被
      檢查。
       
      新格式和舊的一樣是面向行的，每行包含下面的域：
       
      模塊名
       
             這個域與Linux2.0相同。
       
      模塊大小
       
             這是個十進制數，以字節為單位（而不是內存頁）報告長度。
       
      這個模塊的使用計數
       
      如果模塊沒有使用計數，這個計數報告-1。這是和新的模塊化代碼一道引入的新特征；

      如果模塊沒有使用計數，這個計數報告-1。這是和新的模塊化代碼一道引入的新特征；
      你可以寫一個模塊，它的去除可以有一個函數控制而不是使用計數。這個函數判斷模塊
      是否能夠被卸載。例如，ipv6模塊就使用這個特征。
       
      可選標志
       
      標志是文本串，每個都由括號包含，并由空格分隔。
       
      參考本模塊的模塊列表
       
      這個列表整體被包含在方括號內，表中的單個名字由空格隔開。
       
       
       
      下面是/proc/modules在2.1.43中的可能內容：
       
             morgana% cat /proc/modules
       
             ipv6                 57164   -1
       
             netlink                3180    0  [ipv6]
       
             floppy                45960   1   (autoclean)

             floppy                45960   1   (autoclean)
       
             monitor                 516   0   (unused)
       
      在這個屏幕快照中，ipv6沒有使用計數，并依賴于netlink；floppy已經被kerneld加載
      ，由“autoclean”標志給出，monitor是我的一個小工具，控制一些狀態燈，并在系統
      終止時關掉我的計算機。如你所看到的，它是“unused”，我并不關心它的使用計數。
       
       
       
      文件操作
       
      有幾個文件操作在2.1里與2.0有不同的原型。這主要是出于處理大小不能放入32位的文
      件的需要。其不同由頭文件sysdep-2.1.h處理，它根據使用的核心版本定義了幾個偽類
      型。文件操作中引入的僅有的顯著創新是poll方法，它用完全不同的實現代替了select
      方法。
       
       
       
      原型的不同
       
      四個文件操作表征一個新的原型；它們是：
       

       
      long long (*llseek) (struct inode *, struct file *, long long, int);
       
      long (*read) (struct inode *, struct fle *, char *, unsigned long);
       
      long (*write) (struct inode *, struct file *, const char *, unsigned 
long);
       
      int (*release) (struct inode *, struct file *);
       
      它們在2.0中的對應者是：
       
             int (*lseek) (struct inode *, struct file *, off_t, int);
       
             int (*read) (struct inode *, struct file *, char *, int);
       
             int (*write) (struct inode *, struct file *, const char *, int);
       
             void (*release) (struct inode *, struct file *);
       
      如你所見的，其不同在于它們的返回值（它允許了更大的范圍），還有count和offset參
      數。頭文件sysdep-2.1.h通過定義下面的宏處理這些不同：
       
      read_write_t

      read_write_t
       
             這個宏擴展為參數count的類型以及read和write的返回值。
       
      lssek_t
       
             這個宏擴展為llseek的返回值類型。方法名字的改變（從lseek到llseek）并不
      是個問題，因為你一般在file_operations中并不用名字對域賦值，而是聲明一個靜態結
      構。
       
      lseek_off_t
       
             lseek的offset參數。
       
      release_t
       
             release方法的返回值；或為void或為int;
       
      release_return( int return_value)
       
             這個宏可以用來從release方法返回。它的參數用來返回一個錯誤代碼：0表示成
      功，負值表示失敗。在比2.1.31老的核心中，這個宏擴展為return，因為這個方法返回v
      oid。

      oid。
       
       
       
      用前面的宏，一個可移植的驅動程序原型是：
       
             lseek_t my_lseek(struct inode *, struct file *, lseek_off_t, int);
       
             read_write_t my_read(struct inode *, struct file *, char *, 
      count_t);
       
             read_write_t my_write(struct inode *, struct file *, const char *,
      count_t);
       
             release_t my_release(struct inode *, struct file *);