在Linux系統中，驅動程序負責與硬件設備進行通信，并管理數據的傳輸。實現數據存儲通常涉及以下幾個方面：
設備注冊：首先，驅動需要向內核注冊自己，以便內核知道它的存在。這通常通過調用register_chrdev（對于字符設備）或register_blkdev（對于塊設備）等函數來完成。
內存映射：為了高效地與硬件通信，驅動可能需要將設備的寄存器映射到內核的虛擬地址空間。這可以通過ioremap函數來實現。
數據傳輸：驅動需要實現數據的讀寫操作。對于字符設備，這通常涉及到實現read和write系統調用。對于塊設備，這涉及到實現blkdev_open、blkdev_read、blkdev_write等函數。
緩沖區管理：為了提高性能，驅動可能需要使用緩沖區來暫存數據。Linux內核提供了多種緩沖區管理機制，如kmalloc、kzalloc、vmalloc等。
異步操作：為了不阻塞CPU，驅動可以實現異步操作。這可以通過使用工作隊列（workqueue）、完成量（completion）或者更高級的異步框架如io_uring來實現。
錯誤處理：驅動必須妥善處理各種錯誤情況，包括硬件故障、數據傳輸錯誤等。
電源管理：驅動應該支持設備的電源管理功能，以便在不需要時降低功耗。
卸載：當模塊被卸載時，驅動需要釋放所有分配的資源，并注銷自己。
下面是一個簡單的字符設備驅動示例，它實現了基本的文件操作：
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#define DEVICE_NAME "simple_driver"
#define CLASS_NAME "simple"
static int major_number;
static struct class* simple_driver_class = NULL;
static struct device* simple_driver_device = NULL;
static int device_open(struct inode *inodep, struct file *filep) {
printk(KERN_INFO "%s: Device opened\n", DEVICE_NAME);
return 0;
}
static int device_release(struct inode *inodep, struct file *filep) {
printk(KERN_INFO "%s: Device successfully closed\n", DEVICE_NAME);
return 0;
}
static ssize_t device_read(struct file *filep, char *buffer, size_t len, loff_t *offset) {
// 實現數據讀取邏輯
return len;
}
static ssize_t device_write(struct file *filep, const char *buffer, size_t len, loff_t *offset) {
// 實現數據寫入邏輯
return len;
}
static struct file_operations fops = {
.open = device_open,
.read = device_read,
.write = device_write,
.release = device_release,
};
static int __init simple_driver_init(void) {
major_number = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &fops);
if (major_number < 0) {
printk(KERN_ALERT "%s: Failed to register a major number\n", DEVICE_NAME);
return major_number;
}
simple_driver_class = class_create(THIS_MODULE, CLASS_NAME);
if (IS_ERR(simple_driver_class)) {
unregister_chrdev(major_number, DEVICE_NAME);
printk(KERN_ALERT "%s: Failed to register device class\n", DEVICE_NAME);
return PTR_ERR(simple_driver_class);
}
simple_driver_device = device_create(simple_driver_class, NULL, MKDEV(major_number, 0), NULL, DEVICE_NAME);
if (IS_ERR(simple_driver_device)) {
class_destroy(simple_driver_class);
unregister_chrdev(major_number, DEVICE_NAME);
printk(KERN_ALERT "%s: Failed to create the device\n", DEVICE_NAME);
return PTR_ERR(simple_driver_device);
}
printk(KERN_INFO "%s: Successfully registered with major number %d\n", DEVICE_NAME, major_number);
return 0;
}
static void __exit simple_driver_exit(void) {
device_destroy(simple_driver_class, MKDEV(major_number, 0));
class_unregister(simple_driver_class);
class_destroy(simple_driver_class);
unregister_chrdev(major_number, DEVICE_NAME);
printk(KERN_INFO "%s: Goodbye from the LKM!\n", DEVICE_NAME);
}
module_init(simple_driver_init);
module_exit(simple_driver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A simple Linux driver");
MODULE_VERSION("0.1");
這個示例展示了如何創建一個簡單的字符設備驅動，包括設備的注冊、文件操作的實現以及模塊的初始化和退出函數。在實際的數據存儲驅動中，你需要根據具體的硬件設備和需求來實現數據的讀寫邏輯。
