附录A Linux内核API

【Linux内核API】是操作系统的核心接口，允许程序员编写与硬件交互的驱动程序以及实现内核级别的功能。在Linux环境中，这些API提供了丰富的功能，包括设备驱动管理、内存管理、进程控制、网络通信等。本附录主要关注的是驱动程序的基本函数，特别是涉及原子操作和指针操作的部分。 1. **驱动程序的入口和出口点** - `module_init`: 这个函数用于定义驱动程序的初始化入口点。当驱动程序在系统启动时加载或者作为模块插入到内核时，`module_init`会调用指定的函数`x`执行初始化任务。如果是静态链接的驱动程序，初始化代码会被添加到`__initcall.init`代码段；如果是模块形式，`init_module`会封装这个初始化过程。 - `module_exit`: 定义了驱动程序的退出点，通常用于清理资源。当模块被`rmmod`命令卸载时，`module_exit`会调用`cleanup_module`封装的清理代码。对于静态链接的内核驱动，`module_exit`不执行任何操作。 2. **原子操作** - `atomic_read`和`atomic_set`: 这两个函数用于读取和设置`atomic_t`类型的变量，保证在多线程环境下不会引发数据竞争。`atomic_read`读取原子变量的值，而`atomic_set`将变量设置为指定的新值。需要注意，Linux内核的原子变量在某些架构上可能只支持24位的有效位。 - `atomic_add`, `atomic_sub`, `atomic_add_negative`: 这些函数用于在原子变量上执行加法或减法操作。`atomic_add`和`atomic_sub`分别增加和减去指定的数值，而`atomic_add_negative`则检查加法操作后是否得到负数。 - `atomic_sub_and_test`, `atomic_dec_and_test`, `atomic_inc_and_test`: 这些函数在执行原子操作后还会进行条件测试。例如，`atomic_sub_and_test`在减法后判断结果是否为0，若为0则返回真，否则返回假。 3. **非对齐访问** - `get_unaligned`和`put_unaligned`: 在某些场景下，需要从非对齐地址读取或写入数据。这两个宏提供了一种安全的方式来处理这种非标准的内存访问，以避免在不支持非对齐访问的处理器上出现错误。`get_unaligned`用于获取非对齐位置的值，`put_unaligned`则用于写回。 这些API是Linux内核编程的关键组成部分，理解并正确使用它们对于编写高效、可靠的驱动程序至关重要。在实际开发中，还需要结合其他内核函数和数据结构，如锁、信号量、中断处理、设备模型等，以实现更复杂的功能。记住，使用内核API时应遵循最佳实践，确保代码的安全性和性能。