Snowdream

作者：晏渭川
隨著Linux2.6的發布，由于2.6內核做了新的改動，各個設備的驅動程序在不同程度上要進行改寫。為了方便各位Linux愛好者我把自己整理的這分 文檔share出來。該文當列舉了2.6內核同以前版本的絕大多數變化，可惜的是由于時間和精力有限沒有詳細列出各個函數的用法。

1、 使用新的入口
必須包含 <linux/init.h>
module_init(your_init_func);
module_exit(your_exit_func);
老版本：int init_module(void);
void cleanup_module(voi);
2.4中兩種都可以用，對如后面的入口函數不必要顯示包含任何頭文件。

2、 GPL
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
老版本：MODULE_LICENSE("GPL");

3、 模塊參數
必須顯式包含<linux/moduleparam.h>
module_param(name, type, perm);
module_param_named(name, value, type, perm);
參數定義
module_param_string(name, string, len, perm);
module_param_array(name, type, num, perm);
老版本：MODULE_PARM(variable,type);
MODULE_PARM_DESC(variable,type);

4、 模塊別名
MODULE_ALIAS("alias-name");
這是新增的，在老版本中需在/etc/modules.conf配置，現在在代碼中就可以實現。

5、 模塊計數
int try_module_get(&module);
module_put();
老版本：MOD_INC_USE_COUNT 和 MOD_DEC_USE_COUNT

http://www.fsl.cs.sunysb.edu/~sean/parser.cgi?modules

In 2.4 modules, the MOD_INC_USE_COUNT macro is used to prevent unloading of the module while there is an open file. The 2.6 kernel, however, knows not to unload a module that owns a character device that's currently open.
However, this requires that the module be explicit in specifying ownership of character devices, using the THIS_MODULE macro.

You also have to take out all calls to MOD_INC_USE_COUNT and MOD_DEC_USE_COUNT.
       
    static struct file_operations fops =
{
         .owner = THIS_MODULE,
         .read = device_read,
         .write = device_write,
         .open = device_open,
         .release = device_release
}    
       

The 2.6 kernel considers modules that use the deprecated facility to be unsafe, and does not permit their unloading, even with rmmod -f.

2.6,2.5的kbuild不需要到處加上MOD_INC_USE_COUNT來消除模塊卸載競爭（module unload race）

6、 符號導出
只有顯示的導出符號才能被其他模塊使用，默認不導出所有的符號，不必使用EXPORT_NO_SYMBOLS
老板本：默認導出所有的符號，除非使用EXPORT_NO_SYMBOLS

7、 內核版本檢查
需要在多個文件中包含<linux/module.h>時，不必定義__NO_VERSION__
老版本：在多個文件中包含<linux/module.h>時，除在主文件外的其他文件中必須定義__NO_VERSION__，防止版本重復定義。

8、 設備號
kdev_t被廢除不可用，新的dev_t拓展到了32位，12位主設備號，20位次設備號。
unsigned int iminor(struct inode *inode);
unsigned int imajor(struct inode *inode);
老版本：8位主設備號，8位次設備號
int MAJOR(kdev_t dev);
int MINOR(kdev_t dev);

9、 內存分配頭文件變更
所有的內存分配函數包含在頭文件<linux/slab.h>，而原來的<linux/malloc.h>不存在
老版本：內存分配函數包含在頭文件<linux/malloc.h>

10、 結構體的初試化
gcc開始采用ANSI C的struct結構體的初始化形式：
static struct some_structure = {
.field1 = value,
.field2 = value,
..
};
老版本：非標準的初試化形式
static struct some_structure = {
field1: value,
field2: value,
..
};

11、 用戶模式幫助器
int call_usermodehelper(char *path, char **argv, char **envp, int wait);
新增wait參數

12、 request_module()
request_module("foo-device-%d", number);
老版本：
char module_name[32];
printf(module_name, "foo-device-%d", number);
request_module(module_name);

13、 dev_t引發的字符設備的變化
1、取主次設備號為
unsigned iminor(struct inode *inode);
unsigned imajor(struct inode *inode);
2、老的register_chrdev()用法沒變，保持向后兼容，但不能訪問設備號大于256的設備。
3、新的接口為
a)注冊字符設備范圍
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, char *name);
b)動態申請主設備號
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, char *name);
看了這兩個函數郁悶吧^_^！怎么和file_operations結構聯系起來啊？別急！
c)包含 <linux/cdev.h>，利用struct cdev和file_operations連接
struct cdev *cdev_alloc(void);
void cdev_init(struct cdev *cdev, struct file_operations *fops);
int cdev_add(struct cdev *cdev, dev_t dev, unsigned count);
（分別為，申請cdev結構，和fops連接，將設備加入到系統中！好復雜啊！）
d)void cdev_del(struct cdev *cdev);
只有在cdev_add執行成功才可運行。
e)輔助函數
kobject_put(&cdev->kobj);
struct kobject *cdev_get(struct cdev *cdev);
void cdev_put(struct cdev *cdev);
這一部分變化和新增的/sys/dev有一定的關聯。

14、 新增對/proc的訪問操作
<linux/seq_file.h>
以前的/proc中只能得到string, seq_file操作能得到如long等多種數據。
相關函數：
static struct seq_operations 必須實現這個類似file_operations得數據中得各個成員函數。
seq_printf()；
int seq_putc(struct seq_file *m, char c);
int seq_puts(struct seq_file *m, const char *s);
int seq_escape(struct seq_file *m, const char *s, const char *esc);
int seq_path(struct seq_file *m, struct vfsmount *mnt,
struct dentry *dentry, char *esc);
seq_open(file, &ct_seq_ops);
等等

15、 底層內存分配
1、<linux/malloc.h>頭文件改為<linux/slab.h>
2、分配標志GFP_BUFFER被取消，取而代之的是GFP_NOIO 和 GFP_NOFS
3、新增__GFP_REPEAT，__GFP_NOFAIL，__GFP_NORETRY分配標志
4、頁面分配函數alloc_pages()，get_free_page()被包含在<linux/gfp.h>中
5、對NUMA系統新增了幾個函數：
a) struct page *alloc_pages_node(int node_id, unsigned int gfp_mask, unsigned int order);
b) void free_hot_page(struct page *page);
c) void free_cold_page(struct page *page);
6、 新增Memory pools
<linux/mempool.h>
mempool_t *mempool_create(int min_nr, mempool_alloc_t *alloc_fn, mempool_free_t *free_fn, void *pool_data);
void *mempool_alloc(mempool_t *pool, int gfp_mask);
void mempool_free(void *element, mempool_t *pool);
int mempool_resize(mempool_t *pool, int new_min_nr, int gfp_mask);

16、 per-CPU變量
get_cpu_var();
put_cpu_var();
void *alloc_percpu(type);
void free_percpu(const void *);
per_cpu_ptr(void *ptr, int cpu)
get_cpu_ptr(ptr)
put_cpu_ptr(ptr)
老版本使用
DEFINE_PER_CPU(type, name);
EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(name);
EXPORT_PER_CPU_SYMBOL_GPL(name);
DECLARE_PER_CPU(type, name);
DEFINE_PER_CPU(int, mypcint);
2.6內核采用了可剝奪得調度方式這些宏都不安全。

17、 內核時間變化
1、現在的各個平臺的HZ為
Alpha: 1024/1200; ARM: 100/128/200/1000; CRIS: 100; i386: 1000; IA-64: 1024; M68K: 100; M68K-nommu: 50-1000; MIPS: 100/128/1000; MIPS64: 100; PA-RISC: 100/1000; PowerPC32: 100; PowerPC64: 1000; S/390: 100; SPARC32: 100; SPARC64: 100; SuperH: 100/1000; UML: 100; v850: 24-100; x86-64: 1000.
2、由于HZ的變化，原來的jiffies計數器很快就溢出了，引入了新的計數器jiffies_64
3、#include <linux/jiffies.h>
u64 my_time = get_jiffies_64();
4、新的時間結構增加了納秒成員變量
struct timespec current_kernel_time(void);
5、他的timer函數沒變，新增
void add_timer_on(struct timer_list *timer, int cpu);
6、新增納秒級延時函數
ndelay()；
7、POSIX clocks 參考kernel/posix-timers.c

18、 工作隊列（workqueue）
1、任務隊列（task queue ）接口函數都被取消，新增了workqueue接口函數
struct workqueue_struct *create_workqueue(const char *name);
DECLARE_WORK(name, void (*function)(void *), void *data);
INIT_WORK(struct work_struct *work,
void (*function)(void *), void *data);
PREPARE_WORK(struct work_struct *work,
void (*function)(void *), void *data);
2、申明struct work_struct結構
int queue_work(struct workqueue_struct *queue, struct work_struct *work);
int queue_delayed_work(struct workqueue_struct *queue, struct work_struct *work,
unsigned long delay);
int cancel_delayed_work(struct work_struct *work);
void flush_workqueue(struct workqueue_struct *queue);
void destroy_workqueue(struct workqueue_struct *queue);
int schedule_work(struct work_struct *work);
int schedule_delayed_work(struct work_struct *work, unsigned long delay);

19、 新增創建VFS的"libfs"
libfs給創建一個新的文件系統提供了大量的API.
主要是對struct file_system_type的實現。
參考源代碼：
drivers/hotplug/pci_hotplug_core.c
drivers/usb/core/inode.c
drivers/oprofile/oprofilefs.c
fs/ramfs/inode.c
fs/nfsd/nfsctl.c (simple_fill_super() example)

20、 DMA的變化
未變化的有：
void *pci_alloc_consistent(struct pci_dev *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle);
void pci_free_consistent(struct pci_dev *dev, size_t size, void *cpu_addr, dma_addr_t dma_handle);
變化的有：
1、 void *dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle, int flag);
void dma_free_coherent(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr, dma_addr_t dma_handle);
2、列舉了映射方向：
enum dma_data_direction {
DMA_BIDIRECTIONAL = 0,
DMA_TO_DEVICE = 1,
DMA_FROM_DEVICE = 2,
DMA_NONE = 3,
};
3、單映射
dma_addr_t dma_map_single(struct device *dev, void *addr, size_t size, enum dma_data_direction direction);
void dma_unmap_single(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr, size_t size, enum dma_data_direction direction);
4、頁面映射
dma_addr_t dma_map_page(struct device *dev, struct page *page, unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction direction);
void dma_unmap_page(struct device *dev, dma_addr_t dma_addr, size_t size, enum dma_data_direction direction);
5、有關scatter/gather的函數：
int dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nents, enum dma_data_direction direction);
void dma_unmap_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg, int nhwentries, enum dma_data_direction direction);
6、非一致性映射（Noncoherent DMA mappings）
void *dma_alloc_noncoherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle, int flag);
void dma_sync_single_range(struct device *dev, dma_addr_t dma_handle, unsigned long offset, size_t size,
enum dma_data_direction direction);
void dma_free_noncoherent(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr, dma_addr_t dma_handle);
7、DAC (double address cycle)
int pci_dac_set_dma_mask(struct pci_dev *dev, u64 mask);
void pci_dac_dma_sync_single(struct pci_dev *dev, dma64_addr_t dma_addr, size_t len, int direction);

21、 互斥
新增seqlock主要用于：
1、少量的數據保護
2、數據比較簡單(沒有指針)，并且使用頻率很高
3、對不產生任何副作用的數據的訪問
4、訪問時寫者不被餓死
<linux/seqlock.h>
初始化
seqlock_t lock1 = SEQLOCK_UNLOCKED;
或seqlock_t lock2; seqlock_init(&lock2);
void write_seqlock(seqlock_t *sl);
void write_sequnlock(seqlock_t *sl);
int write_tryseqlock(seqlock_t *sl);
void write_seqlock_irqsave(seqlock_t *sl, long flags);
void write_sequnlock_irqrestore(seqlock_t *sl, long flags);
void write_seqlock_irq(seqlock_t *sl);
void write_sequnlock_irq(seqlock_t *sl);
void write_seqlock_bh(seqlock_t *sl);
void write_sequnlock_bh(seqlock_t *sl);
unsigned int read_seqbegin(seqlock_t *sl);
int read_seqretry(seqlock_t *sl, unsigned int iv);
unsigned int read_seqbegin_irqsave(seqlock_t *sl, long flags);
int read_seqretry_irqrestore(seqlock_t *sl, unsigned int iv, long flags);

22、 內核可剝奪
<linux/preempt.h>
preempt_disable()；
preempt_enable_no_resched()；
preempt_enable_noresched()；
preempt_check_resched()；

23、 眠和喚醒
1、原來的函數可用，新增下列函數：
prepare_to_wait_exclusive()；
prepare_to_wait()；
2、等待隊列的變化
typedef int (*wait_queue_func_t)(wait_queue_t *wait, unsigned mode, int sync);
void init_waitqueue_func_entry(wait_queue_t *queue, wait_queue_func_t func);

24、 新增完成事件（completion events）
<linux/completion.h>
init_completion(&my_comp);
void wait_for_completion(struct completion *comp);
void complete(struct completion *comp);
void complete_all(struct completion *comp);

25、 RCU（Read-copy-update）
rcu_read_lock();
void call_rcu(struct rcu_head *head, void (*func)(void *arg),
void *arg);

26、 中斷處理
1、中斷處理有返回值了。
IRQ_RETVAL(handled)；
2、cli(), sti(), save_flags(), 和 restore_flags()不再有效，應該使用local_save
_flags() 或local_irq_disable()。
3、synchronize_irq()函數有改動
4、新增int can_request_irq(unsigned int irq, unsigned long flags);
5、 request_irq() 和free_irq() 從 <linux/sched.h>改到了 <linux/interrupt.h>

27、 異步I/O(AIO)
<linux/aio.h>
ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *iocb, char __user *buffer, size_t count, loff_t pos);
ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *iocb, const char __user *buffer, size_t count, loff_t pos);
int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);
新增到了file_operation結構中。
is_sync_kiocb(struct kiocb *iocb)；
int aio_complete(struct kiocb *iocb, long res, long res2);

28、 網絡驅動
1、struct net_device *alloc_netdev(int sizeof_priv, const char *name, void (*setup)(struct net_device *));
struct net_device *alloc_etherdev(int sizeof_priv);
2、新增NAPI(New API)
void netif_rx_schedule(struct net_device *dev);
void netif_rx_complete(struct net_device *dev);
int netif_rx_ni(struct sk_buff *skb);
(老版本為netif_rx())

29、 USB驅動
老版本struct usb_driver取消了，新的結構體為
struct usb_class_driver {
char *name;
struct file_operations *fops;
mode_t mode;
int minor_base;
};
int usb_submit_urb(struct urb *urb, int mem_flags);
int (*probe) (struct usb_interface *intf,
const struct usb_device_id *id);

30、 block I/O 層
這一部分做的改動最大。不祥敘。

31、 mmap()
int remap_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long from, unsigned long to, unsigned long size, pgprot_t prot);
int io_remap_page_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long from, unsigned long to, unsigned long size, pgprot_t prot);
struct page *(*nopage)(struct vm_area_struct *area, unsigned long address, int *type);
int (*populate)(struct vm_area_struct *area, unsigned long address, unsigned long len, pgprot_t prot, unsigned long pgoff, int nonblock);
int install_page(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr, struct page *page, pgprot_t prot);
struct page *vmalloc_to_page(void *address);

32、 零拷貝塊I/O(Zero-copy block I/O)
struct bio *bio_map_user(struct block_device *bdev, unsigned long uaddr, unsigned int len, int write_to_vm);
void bio_unmap_user(struct bio *bio, int write_to_vm);
int get_user_pages(struct task_struct *task, struct mm_struct *mm, unsigned long start, int len, int write, int force, struct page **pages, struct vm_area_struct **vmas);

33、 高端內存操作kmaps
void *kmap_atomic(struct page *page, enum km_type type);
void kunmap_atomic(void *address, enum km_type type);
struct page *kmap_atomic_to_page(void *address);
老版本：kmap() 和 kunmap()。

34、 驅動模型
主要用于設備管理。
1、 sysfs
2、 Kobjects

推薦文章：
http:/www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/kernel/l-kernel26/index.shtml
http:/www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/l-inside/index.shtml

2.6里不需要再定義“__KERNEL__”和“MODULE”了。
用下面的Makefile文件編譯：

代碼:

    obj-m   := hello.o

    KDIR   := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
    PWD      := $(shell pwd)
    default:
              $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules