Linux那些事儿之我是U盘

### Linux 2.6 内核 USB 设备驱动——U盘驱动分析 #### 引言 在探索Linux世界的过程中，作者无意间遇到了一个有趣的问题：Linux系统无法识别U盘。这一经历激发了他的好奇心，促使他对Linux 2.6内核中的USB设备驱动进行了深入研究。本文将基于该经历，详细介绍Linux 2.6内核中USB设备驱动的工作原理及其实现细节。 #### Linux USB 设备驱动架构 Linux内核中，USB设备驱动遵循了一套统一的设计模式。这种模式允许内核灵活地处理各种不同类型的USB设备，并且能够有效地管理USB总线资源。Linux 2.6内核的USB子系统主要包括以下几个组件： 1. **USB Core（核心）**：负责USB总线的初始化、配置和管理，提供了统一的接口来访问USB总线。 2. **USB Host Controller Driver（主机控制器驱动）**：针对不同的硬件平台，实现对USB主机控制器的支持。 3. **USB Class Drivers（类别驱动）**：根据USB设备所属的不同类别（如存储类、HID类等），提供相应的设备驱动。 4. **USB Devices（设备节点）**：每个连接到系统的USB设备都会被分配一个设备节点。 #### USB设备识别流程 当一个USB设备插入Linux系统时，内核会按照以下步骤进行识别： 1. **设备发现**：USB Core通过USB Host Controller Driver检测到新设备插入。 2. **设备枚举**：内核通过一系列标准操作获取设备的描述符信息，确定设备的类型、版本等基本信息。 3. **类驱动匹配**：根据设备的类信息（Class ID），USB Core将设备传递给相应的类驱动进行进一步处理。 4. **设备配置**：类驱动根据设备的具体类型对其进行配置，如设置端点、传输参数等。 5. **创建设备节点**：一旦设备被正确配置，内核会在/dev目录下创建相应的设备节点，用户空间程序可以通过这些设备节点访问USB设备。 #### Linux 2.6 内核下的U盘驱动分析 在Linux 2.6.10内核中，U盘的驱动主要位于`drivers/usb/storage`目录下。该目录包含了多个文件，其中最重要的几个文件及其功能如下： 1. **`usb.c`**：定义了USB设备的通用接口，为其他USB设备驱动提供基础支持。 2. **`scsi.c`**：用于将USB存储设备映射为SCSI设备，从而使其能够被Linux的块设备子系统识别。 3. **`ohci_hcd.c`、`ehci_hcd.c`**：分别实现了Open Host Controller Interface (OHCI) 和 Enhanced Host Controller Interface (EHCI) 的主机控制器驱动，用于支持USB 1.x和USB 2.0设备。 #### USB 存储设备类驱动详解 对于U盘这类存储设备，Linux采用了SCSI层抽象来简化其驱动开发。具体而言： 1. **设备识别**：USB存储设备被识别后，会被传递给SCSI子系统。 2. **SCSI Targeting**：通过SCSI Targeting机制，U盘被映射为SCSI设备，从而能够在内核层面被统一管理。 3. **Block Layer**：最终，SCSI设备被转换为块设备，在用户空间中表现为/dev/sdx形式的设备节点。 #### 总结 通过以上分析可以看出，Linux 2.6内核中的USB设备驱动遵循了一套严谨的设计原则，能够高效、灵活地处理各类USB设备。特别是对于U盘这类存储设备，通过SCSI层的抽象极大地简化了驱动开发过程。了解这些基础知识不仅有助于解决实际问题，还能加深对Linux内核的理解。 ### 结论 虽然作者最初是因为无法在Linux系统下识别U盘而踏上了这段旅程，但通过这次经历，他不仅解决了问题，更重要的是深入了解了Linux内核USB子系统的架构与工作原理。这种探索精神对于每一位Linux开发者来说都是非常宝贵的。