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《深入理解FreeBSD设备驱动程序开发》共17章：第1章介绍了设备驱动程序的类型、可加载内核模块的编译与加载；第2章介绍了内核的分配与管理；第3章讲解了在用户空间下如何控制设备驱动程序并与之通信；第4章讨论了与多线程编程和并发执行有关的问题和解决方案；第5章解析了延迟代码执行和异步代码执行等机制并解释了这些机制的深层原因；第6章介绍了虚拟空调制解调器的实际应用；第7章讲解了FreeBSD用作管理系统中硬件设备的底层基本结构；第8章讨论FreeBSD的中断处理；第9章全面讲解了并口打印机的驱动程序；第10章讲解了端口映射和内存映射的输入输出；第11章分析了智能平台管理接口驱动程序；第12章讲解了如何在FreeBSD中使用直接内存访问机制；第13章介绍了如何管理存储设备，其中包括磁盘驱动器、闪存等；第14章概述通用存取方法；第15章讲解了如何管理USB设备；第16章描述了网络驱动程序所使用的数据结构，以及对消息驱动中断机制的介绍；第17章详细介绍了em4的包接收与传输组件。 關於作者： Joseph Kong，资深FreeBSD设备驱动编程专家，具有20多年的计算机硬件、软件和驱动程序的设计与开发经验。对信息安全、操作系统理论、逆向工程和安全漏洞评估等技术也有非常深入的研究。此外，他还是一位知名的技术作家和技术顾问，著有《Designing BSD Rootkits》一书，担任过多本与设备驱动程序开发相关图书的技术审稿人，在权威计算机杂志上发表了多篇与设备驱动程序开发相关的文章，深受读者喜爱。 目錄： 译者序 序言 前言 致谢 第1章构建并运行模块 1.1　设备驱动程序的类型 1.2　可加载内核模块 1.2.1　模块事件处理程序 1.2.2　DECLARE_MO-DULE宏 1.3　Hello, world! 1.4　编译与加载 1.5　字符设备驱动程序 1.5.1　d_foo函数 1.5.2　字符设备开关表 1.5.3　make_dev函数和des-troy_dev函数 1.6　实例：内存字符设备驱动程序 1.6.1　echo_write函数 1.6.2　echo_read函数 1.6.3　echo_modevent函数 1.6.4　DEV_MODULE宏 1.6.5　试运行 1.7　块设备驱动程序消失了 1.8　本章小结 第2章分配内存 2.1　内存管理例程 2.2　malloc_type结构 2.2.1　MALLOC_DE-FINE宏 2.2.2　MALLOC_DE-CLARE宏 2.3　让一切配合起来 2.4　连续物理内存管理例程 2.5　一个简单的例子 2.6　本章小结 第3章设备通信与控制 3.1　ioctl接口 3.2　定义ioctl命令 3.3　实现ioctl 3.3.1　echo_write函数 3.3.2　echo_set_buffer_size函数 3.3.3　echo_ioctl函数 3.3.4　echo_modevent函数 3.3.5　试运行 3.4　调用ioctl 3.5　sysctl 3.6　实现sysctl（第1部分） 3.7　sysctl上下文管理例程 3.8　创建动态的sysctl 3.8.1　SYSCTL_STATIC_CHILDREN宏 3.8.2　SYSCTL_CHILDREN宏 3.9　实现sysctl（第2部分） 3.9.1　sysctl_set_buffer_size函数 3.9.2　试运行 3.10　本章小结 第4章线程同步 4.1　一个简单的同步问题 4.2　一个更复杂的同步问题 4.2.1　race_new函数 4.2.2　race_find函数 4.2.3　race_destroy函数 4.2.4　race_ioctl函数 4.2.5　race_modevent函数 4.2.6　问题的根源 4.3　防止竞态条件 4.4　互斥锁 4.4.1　自旋互斥锁 4.4.2　休眠互斥锁 4.5　互斥锁管理例程 4.6　实现互斥锁 4.6.1　race_modevent函数 4.6.2　试运行 4.7　共享\独占锁 4.8　共享\独占锁管理例程 4.9　实现共享\独占锁 4.10　读者\写者锁 4.11　读者\写者锁管理例程 4.12　条件变量 4.13　条件变量管理例程 4.14　一般性原则 4.14.1　避免在独占锁上递归 4.14.2　避免长时间占用独占锁 4.15　本章小结 第5章延迟执行 5.1　主动上下文切换\休眠 5.2　实现休眠与条件变量 5.2.1　sleep_modevent函数 5.2.2　load函数 5.2.3　sleep_thread函数 5.2.4　sysctl_debug_sleep_test函数 5.2.5　unload函数 5.2.6　试运行 5.3　内核事件处理器 5.4　callout 5.5　callout和竞态条件 5.6　任务队列 5.6.1　全局任务队列 5.6.2　任务队列管理例程 5.7　本章小结 第6章案例研究：虚拟空调制解调器 6.1　前期基础 6.2　代码分析 6.2.1　nmdm_modevent函数 6.2.2　nmdm_clone函数 6.2.3　nmdm_alloc函数 6.2.4　nmdm_outwakeup函数 6.2.5　nmdm_task_tty函数 6.2.6　nmdm_inwakeup函数 6.2.7　nmdm_modem函数 6.2.8　nmdm_param函数 6.2.9　nmdm_timeout函数 6.2.10　bits_per_char函数 6.2.11　试运行 6.3　本章小结 第7章Newbus和资源分配 7.1　自动配置与Newbus驱动程序 7.1.1　device_foo函数 7.1.2　设备方法表 7.1.3　DRIVER_MO-DULE宏 7.2　驱动程序示例 7.2.1　foo_pci_probe函数 7.2.2　foo_pci_attach函数 7.2.3　d_foo函数 7.2.4　foo_pci_detach函数 7.2.5　试运行 7.3　硬件资源管理 7.4　本章小结 第8章中断处理 8.1　注册中断处理程序 8.2　FreeBSD中的中断处理程序 8.3　实现中断处理程序 8.3.1　pint_identify函数 8.3.2　pint_probe函数 8.3.3　pint_attach函数 8.3.4　pint_detach函数 8.3.5　pint_open函数 8.3.6　pint_close函数 8.3.7　pint_write函数 8.3.8　pint_read函数 8.3.9　pint_intr函数 8.3.10　试运行 8.4　生成并口中断 8.5　本章小结 第9章案例研究：并口打印机驱动程序 9.1　代码分析 9.1.1　lpt_identify函数 9.1.2　lpt_probe函数 9.1.3　lpt_detect函数 9.1.4　lpt_port_test函数 9.1.5　lpt_attach函数 9.1.6　lpt_detach函数 9.1.7　lpt_open函数 9.1.8　lpt_read函数 9.1.9　lpt_write函数 9.1.10　lpt_intr函数 9.1.11　lpt_timeout函数 9.1.12　lpt_push_bytes函数 9.1.13　lpt_close函数 9.1.14　lpt_ioctl函数 9.1.15　lpt_request_ppbus函数 9.1.16　lpt_release_ppbus函数 9.2　本章小结 第10章管理与使用资源 10.1　输入输出端口与输入输出内存 10.1.1　从输入输出端口和输入输出内存读取数据 10.1.2　向输入输出端口和输入输出内存写入数据 10.1.3　流操作 10.2　内存栅栏 10.3　让一切配合起来 10.3.1　led_identify函数 10.3.2　led_probe函数 10.3.3　led_attach函数 10.3.4　led_detach函数 10.3.5　led_open函数 10.3.6　led_close函数 10.3.7　led_read函数 10.3.8　led_write函数 10.4　本章小结 第11章案例研究：智能平台管理接口驱动 11.1　代码分析 11.1.1　ipmi_pci_probe函数 11.1.2　ipmi_pci_match函数 11.1.3　ipmi_pci_attach函数 11.1.4　ipmi2_pci_probe函数 11.1.5　ipmi2_pci_attach函数 11.2　本章小结 第12章直接内存访问 12.1　实现DMA 12.1.1　初始化DMA数据传输 12.1.2　取消DMA 12.2　创建DMA标签 12.3　销毁DMA标签 12.4　DMA映射管理例程（第1部分） 12.5　将（DMA）缓冲区载入DMA映射 12.5.1　bus_dma_segment结构 12.5.2　bus_dmamap_load函数 12.5.3　bus_dmamap_load_mbuf函数 12.5.4　bus_dmamap_load_mbuf_sg函数 12.5.5　bus_dmamap_load_uio函数 12.5.6　bus_dmamap_unload函数 12.6　DMA映射管理例程（第2部分） 12.7　一个简单的例子 12.8　同步DMA缓冲区 12.9　本章小结 第13章存储驱动 13.1　disk结构 13.1.1　描述性字段 13.1.2　存储设备方法字段 13.1.3　必需的媒体特性字段 13.1.4　可选的媒体特性字段 13.1.5　驱动程序私有数据字段 13.2　disk结构管理例程 13.3　块输入输出结构 13.4　块输入输出队列 13.5　让一切配合起来 13.5.1　at45d_attach函数 13.5.2　at45d_delayed_attach函数 13.5.3　at45d_get_info函数 13.5.4　at45d_wait_for_device_ready函数 13.5.5　at45d_get_status函数 13.5.6　at45d_strategy函数 13.5.7　at45d_task函数 13.6　块输入输出完成例程 13.7　本章小结 第14章通用存取方法 14.1　CAM是如何工作的 14.2　一个（略为）简单的例子 14.2.1　mfip_attach函数 14.2.2　mfip_detach函数 14.2.3　mfip_action函数 14.2.4　mfip_poll函数 14.2.5　mfip_start函数 14.2.6　mfip_done函数 14.3　SIM注册例程 14.3.1　cam_simq_alloc函数 14.3.2　cam_sim_alloc函数 14.3.3　xpt_bus_register函数 14.4　动作例程 14.4.1　XPT_PATH_INQ常量 14.4.2　XPT_RESET_BUS常量 14.4.3　XPT_GET_TRAN_SETTINGS常量 14.4.4　XPT_SET_TRAN_SETTINGS常量 14.4.5　XPT_SCSI_IO常量 14.4.6　XPT_RESET_DEV常量 14.5　本章小结 第15章USB驱动 15.1　关于USB设备 15.2　关于USB设备的更多信息 15.3　USB配置结构 15.3.1　必需的字段 15.3.2　可选的字段 15.3.3　USB传送标志 15.4　USB传输（针对FreeBSD） 15.5　USB配置结构管理例程 15.6　USB方法结构 15.7　让一切配合起来 15.7.1　ulpt_probe函数 15.7.2　ulpt_attach函数 15.7.3　ulpt_detach函数 15.7.4　ulpt_open函数 15.7.5　ulpt_reset函数 15.7.6　unlpt_open函数 15.7.7　ulpt_close函数 15.7.8　ulpt_ioctl函数 15.7.9　ulpt_watchdog函数 15.7.10　ulpt_start_read函数 15.7.11　ulpt_stop_read函数 15.7.12　ulpt_start_write函数 15.7.13　ulpt_stop_write函数 15.7.14　ulpt_write_callback函数 15.7.15　ulpt_read_callback函数 15.7.16　ulpt_status_callback函数 15.8　本章小结 第16章网络驱动程序I：数据结构 16.1　网络接口结构 16.2　网络接口结构管理例程 16.2.1　ether_ifattach函数 16.2.2　ether_ifdetach函数 16.3　网络接口媒体结构 16.4　网络接口媒体结构管理例程 16.5　Hello, world 16.6　mbuf结构 16.7　消息驱动中断 16.8　实现MSI 16.9　MSI管理例程 16.10　 本章小结 第17章网络驱动程序II：包的接收与传输 17.1　数据包接收 17.1.1　em_rxeof函数 17.1.2　em_handle_rx函数 17.2　数据包发送 17.2.1　em_start_locked函数 17.2.2　em_txeof函数 17.3　后数据包发送 17.4　本章小结 参考文献 內容試閱： 【译者序】 驱动程序是各操作系统内核相关编程中最复杂的部分之一，牵涉面甚广，因而也是较难掌握的内容之一。与此同时，作为控制外部设备并与外部设备通信的关键模块，驱动程序又是系统中的重要组成部分。尽管重要，但相关方面的专业书籍却不多，本书则是其中的佼佼者。本书的作者JosephKong在FreeBSD系统底层方面有着极深厚的功底和丰富的经验，他通过对大量实例的剖析，深入浅出地向读者介绍了FreeBSD驱动程序开发的方方面面，为读者提供了一本不可多得的优秀入门指南。本书内容丰富、涵盖面宽，涉及了FreeBSD驱动程序编程从基础知识到高级概念的几乎所有内容并配有若干个完整实例的讲解。而且，本书对代码的讲解非常细致，书中每个实例的关键点都很仔细地在代码中标记并详细讲解，这种方式使读者更容易理解代码，进而也能更好地理解书籍的内容。 译者本人主要从事自然语言处理与机器翻译的相关研究，同时也对操作系统的底层十分感兴趣。承接本书的翻译有两个目的：一方面是希望把这本优秀的书籍推荐给大家；另一方面是希望通过本书的翻译过程切身体验人工译者的需求和汉英语言的差异。钱锺书先生在《林纾的翻译》一文中通过对“译”字本义的探究，总结出翻译所向往的最高境界是“化”，难以避免的毛病是“讹”，能起的作用是“诱”。对照本书的翻译，尽管译者在翻译过程中一直在为保持原书的原汁原味而努力，但距离达到“化”的境界却还相距很远，反而是受译者本人的水平所限，译书中不可避免地还存在“讹”的毛病，也希望读者能海涵一二并不吝赐教（译者声明：译书中的疏漏都是翻译所造成的，与原著无关）。同时，译者也希望本书能起到“诱”的作用，让读者在看了译书后能有兴趣看原著，特别希望读者在入门后拿原著作为今后驱动程序开发过程中的参考手册。 非常感谢机械工业出版社给我翻译本书的机会；感谢吴怡编辑全程的悉心指导；感谢我的家人在我整个翻译过程中所给予的大力支持。没有你们的支持，我将很难完成此书的翻译。 【序言】 操作系统的多数模块都是由专攻相应系统的人开发和维护的，设备驱动程序却很特别，其开发人员的情况要复杂得多：一些设备驱动程序的作者对某个特定的操作系统很有经验，而另一些则熟知特殊的硬件组件并需跨平台为该组件开发设备驱动程序。而且，设备驱动程序通常是相对独立的，开发人员可以在维护一个设备驱动程序时将系统的其他部分看成黑箱子。 当然，所谓黑箱子还是有接口的，每个操作系统都为设备驱动程序提供了各自的接口集。任何系统上的设备驱动程序都要执行很多通用的操作，例如：发现设备、为连接设备分配资源、管理异步事件等。但每个操作系统在处理这些任务时都有各自的方式，并且提供的高层接口也有所不同。因此，要编写一个健壮且高效的设备驱动程序，关键是理解好特定操作系统所提供接口的特殊细节。 本书是FreeBSD上最通用的设备驱动程序接口的优秀指南。本书的内容同时涵盖低层接口和高层接口：低层接口包括如何连接可选设备以及如何管理设备资源等；高层接口则包括连接网络以及存储栈等。此外，本书还介绍了一些内核环境下可用的API，例如：内存分配、定时器以及同步原语等。这些内容对从事FreeBSD内核相关工作的人员也是很有用的。本书对于FreeBSD设备驱动程序开发人员而言将是一份可喜的参考资料。 JohnBaldwin FreeBSD内核资深开发专家　 【书摘】 第章 构建并运行模块 本章概要介绍FreeBSD设备驱动程序。我们将先描述4种不同类型的UNIX设备驱动程序以及它们在FreeBSD中是如何对应的，然后描述建立和运行可加载内核模块的基础知识。本章结束前我们还将介绍字符设备驱动。 注意：如果你对上面用到的术语暂时还不理解，请不用着急，本章将会给出它们的具体定义。 1.1　设备驱动程序的类型 在FreeBSD中，设备（device）是指系统中所有与硬件相关的对象，包括磁盘驱动器、打印机、显卡等，而设备驱动程序（devicedriver）是指控制或驱动一个或多个设备的计算机程序。在传统的UNIX以及FreeBSD的4.0版本以前，共有4种不同类型的设备驱动程序，它们分别是： 字符设备驱动程序（characterdriver）：控制字符设备。 块设备驱动程序（blockdriver）：控制块设备。 网络驱动程序（networkdriver）：控制网络设备。 伪设备驱动程序（pseudo-devicedriver）：控制伪设备。 字符设备（characterdevice）提供的是面向字符流的输入输出接口，这类接口也称为无结构（unstructured）接口或原生（raw）接口（McKusickandNeville-Neil,2005）。 块设备（blockdevice）以固定大小的块传送可随机存取的数据（Corbetetal.,2005）。FreeBSD自发布4.0版以后取消了块设备驱动程序（关于这一点的更多内容请参见1.7节）。 网络设备（networkdevice）发送并接收由网络子系统所驱动的数据包（Corbetetal.,2005）。 伪设备（pseudo-device）是一个使用纯软件来模拟设备行为的计算机程序。所谓纯软件意味着它不对应任何下层硬件设备。

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