设备管理

打印机

硬盘

设备管理的主要功能，设备分配，设备映射，设备驱动

物理设备，I/O系统中实际安装的设备，物理名为ID或字符串(128位)。
逻辑设备，应用软件使用的设备，逻辑名或友好名

设备独立性
物理设备对用户透明，用户使用统一的规范使用设备，用户编程时使用设备逻辑名，由系统实现逻辑设备映射到物理设备上。
设备驱动是对物理设备进行控制，实现I/O操作，接收应用的服务请求，转换为具体的I/O指令，控制设备完成相关操作。向用户提供统一接口，提供read/write/open等，把外设作为特别的文件处理。
设备驱动程序与硬件密切相关，每类设备都要配置特定的驱动程序，驱动程序一般由设备厂商根据操作系统要求编写，操作系统仅对设备驱动的接口提出要求。

独占型设备	共享型设备
包含所有的字符型设备	包括所有块型设备
任意时间段内只能被一个进程占用使用时，进程首先向操作系统申请，可能进入阻塞状态当设备可用时，唤醒一个等待进程，使用完毕后，进程必须释放设备。	I/O传输单位是块宏观上，可以被多个进程同时占用，微观上，多个进程交替使用进程使用时无所申请和释放，也不存在进程占用

虚拟技术是在一类物理设备上模拟另一类物理设备的技术（如虚拟光驱，VM），借助辅存部分区域模拟独占设备，将独占设备转化为共享设备
虚拟设备是用来模拟独占设备的部分辅存，虚拟独占设备。输入井：模拟输入设备的辅存区域；输出井：模拟输出设备的辅存区域。
虚拟分配指当进程需要与独占设备交互信息时，采用虚拟技术将与独占设备相应得虚拟设备分配给进程。
Spooling是Linux系统中虚拟技术和虚拟分配的实现，是Simultaneous Peripheral Operations Online外部设备同时联机操作，也称为假脱机输入/输出操作。
Spooling系统提高了I/O的效率，将独占设备改造为虚拟共享设备。

Spooling系统

输入和输出监控进程模拟脱机系统的卫星机
当用户需要数据时，直接从输入井读入所需数据（提前读）
当用户输出数据时，先将数据传送到输出井，在输出设备空闲时再输出（延后写）
linux内核模块
Loadable Kernel Module：LKM
解决单体整体式内核机制的不足，是一种未经链接的可执行代码，类似DDL，经过装载称为内核一部分，可动态加载或卸载

Linux模块机制

编译模块 ->安装模块->删除模块（打印到内核printk）
查看内核信息 $dmesg
查看模块 $lsmod

Linux驱动程序（LDD）
应用程序通过驱动程序间接访问设备，应用程序工作在用户态，驱动程序和操作系统工作在内核态
Linux设备分类
字符设备，以字节为单位进行I/O操作，如串口设备
块设备，通过buffer和cache进行存取，可以随时访问，如IDE硬盘，支持可安装文件系统
网络设备，通过BSD套接口访问（Socket）
设备文件
硬件设备作为文件看待，用文件接口完成设备操作，操作如打开、关闭、读写和I/O控制等
字符设备和块设备通过设备文件访问，在Linux系统中可以找到设备文件(ls -l/dev)

设备文件

主设备号标识该设备种类，标识驱动程序，范围1-255，linux内核支持动态分配主设备号
次设备号标识同一个驱动程序下不同的硬件设备，次设备号只在驱动程序内部使用，系统内核直接把次设备号传递给驱动程序，由驱动程序进行管理。

*LDD结构完整功能
必须：驱动程序注册、驱动程序注销、设备打开、设备释放、设备读写操作（至少其一）
可能：设备控制操作、设备中断和轮询处理、
自定义操作函数需要与文件结构体操作关联，在设备注册（初始化）完成
设备注册和设备注销需要登记到模块，通过make进行编译称为模块后，可按照模块加载进内核。

文件操作结构体

DDK是最底层，其他工具对DDK进行封装
DDK包含运行库（runtime library），文档（帮助文档），编译器（C/C++编译器/链接器），调试/分析工具（内核调试工具、分析工具），与内核API函数相关的头文件（如ddk.h，wdm.h等），与内核API函数相关的库文件（wdm.lib等）