资源分配及总线系统

一、资源分配
1、资源管理
（1）数据结构分析
Linux提供通用的架构，用于在内存中构建数据结构。这些结构描述了系统中可用的资源，使得内核代码能够管理和分配资源。其中关键的数据结构resource源码如下:

用于连接parent,child,sibling成员规则如下：
a.每个子结点只有一个父结点
b.一个父节点可以有任意数目的子结点
c.同一个父结点的所有子结点，会连接到兄弟节点链表上面。
在内存中表示数据结构时，注意几个问题：
a.每个子节点都有指针指向父结点，但父结点只有一个指针指向第一个子结点。所有其它子结点都通过兄弟结点链表访问·
b.指向父结点的指针同样可以为NULL
（2）请求和释放资源
为确保可靠地配置资源（无论何种类型）,内核必须提供一种机制来分配和释放资源。一旦资源已经分配，则不能由任何其他驱动程序使用。
请求资源：内核提供了_request_resourse函数，用于请求一个资源区域。

该函数用于分配request实例，在此函数当中也会进行检查（起始地址大于结束地址，请求无法使用）,则放弃操作。Request_resource这个函数负责锁操作，主要工作由__request_resource完成。它连接地扫描现在的资源，将新资源添加到正确的位置，或发现与已经分配区域的冲突。完成所有操作之后，需要遍历兄弟结点的链表。如果所需要的资源区域是空闲的，则插入新的resource实例，这样就可以完成资源分配。如果区域不是空闲，则分配失败。
在扫描特点父结点的子结点时，会在一个层次上扫描兄弟结点链表。内核不会扫描更底层的子结点链表。
释放资源：直接调用release_resource函数释放使用中的资源。

2、I/O内存
资源管理另一种重要分配方式是I/O内存分配，在所有平台上这都是与外设通信的主要方法（IA-32除外，其中I/O端口更为重要）。I/O内存不仅包括与扩展设备通信直接使用的内存区域，还包括系统中可用的物理内存和ROM存储器，以及包含在资源列表中的内存（可以使用proc文件系统中的iomem文件，显示所有的I/O内存）。

所有分配的I/O内存地址，它们都要通过一棵资源树管理，树的根结点是全局内核变量iomem_resource.
使用I/O内存时，分配内存区域并不是所需要的唯一操作。主要取决于总线系统和处理器类型，可能必需将扩展设备的地址空间映射到内核地址空间之后，才可以访问此设备（称为软件I/O映射）。这是通过使用ioremap内核函数适当设置系统页表实现。同样也可以使用体系结构当中的iounmap函数解除映射操作。
将一个物理地址映射到处理器的虚拟地址空间中，使得内核可以使用该地址，就设备驱动程序而言，意味着扩展总线的地址空间映射到CPU的地址空间中，使得能够用普通内存访问函数来操作总线/设备。
3、I/O端口
I/O端口是一种与设备和总线通信的流行方法，特别是在IA-32平台上。类似于I/O内存，按良好范例编写的驱动程序在访问所需的区域之前，相应的区域必须已经注册。糟糕的是，处理器无法检查注册是否已经完成。
kernel/resource.c中的ioport_resource充当资源树的根结点。 proc文件系统中的ioports文件可以显示已经分配的端口地址。

二、总线系统
1、通用驱动程序模型
现代总线系统在布局和结构的细节上可能有所不同，但也有许多共同之处，内核的数据结构即反映了这个事实。结构中的许多成员用于所有的总线（以及相关设备的数据结构中）。在内核版本2.6开发期间，一个通用驱动程序模型（设备模型， device model）并入内核，以防止不必要的复制。所有总线共有的属性封装到特殊的、可以用通用方法处理的数据结构中，再关联到总线相关的成员。
设备表示的数据结构源码如下：

通用驱动程序模型也为设备驱动程序单独设计一种数据结构源码：

总线的表示（类型）源码如下：

注册过程（注册总线—>注册设备—>注册设备驱动程序）
注册总线：

注册设备：初始化设备的数据结构，并将它加入到数据结构的网络中

注册设备驱动程序：
在进行一些检查和初始化工作之后，driver_register调用bus_add_driver将一个新驱动程序添加到一个总线来。驱动程序要有名字，然后注册到通用数据结构框架。

如果总线支持自动探测，调用driver_attach，该函数迭代总线上所有设备，使用驱动程序的match函数进行检测，确定是否有某些设备树可使用该驱动程序管理。最后将该驱动程序添加到总线上注册的所有驱动程序的链表中。
2、PCI总线
PCI是peripheral component interconnect的缩写，是英特尔公司开发的一种标准总线，它迅速在系统组件和体系结构厂商中间确立了自身的地位，成为一种非常流行的总线。
PCI系统布局如下：
设备标识：系统某个PCI总线上的每个设备，都由一组3个编号标识；
总线编号：设备所有总线的编号，编号从0开始，PCI规范准许每个系统最多255个总线；
插槽编号：总线内核的一个唯一标识编号，一个总线最多能够附接32个设备；
功能编号：用于在一个扩展卡上，实现包括多个扩展设备的设备。
PCI总线数据结构如下：

设备管理数据结构源码如下：

驱动程序函数源码如下：

PCI驱动程序通过pci_register_driver注册

3、USB
所有USB设备都划分到不同类型当中，在内核源码中，我们可以看到这样划分，各个驱动程序源码按照所属类型归纳到不同的目录：

USB标准定义4种不同传输模式：控制传输、块传输、中断传输及同步传输。
USB子系统有4种主要任务：
注册和管理现存的设备驱动程序；
为USB设备查找适当的驱动程序，以及初始化和配置；
在内核内存中表示设备树；
与设备通信(交换数据)；
USB驱动源码如下：

USB设备树表示如下

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