驱动的定义、分类、安全性

以下内容源于朱友鹏《物联网大讲坛》课程的学习，如有侵权，请告知删除。

1、驱动的概念

狭义上，驱动程序专指操作系统中的用来操控硬件的代码。

2、linux体系架构

（1）分层思想；

（2）驱动的上层是API（即应用程序调用API，API调用驱动），驱动的下层是硬件（硬件抽象为寄存器）；

（3）驱动本身也是分层的。

3、微内核和宏内核

（1）宏内核（又称为单内核）

• 将内核从整体上作为一个大过程（整体看做一个程序）实现，并同时运行在一个单独的地址空间。
• 所有的内核服务都在一个地址空间运行，相互之间直接调用函数，简单高效。
• 紧耦合，动一发而动全身。

（2）微内核

• 功能被划分成独立的过程程序（独立的模块），过程间通过IPC（进程间通信）进行通信。
• 模块化程度高，一个服务失效不会影响另外一个服务。
• 典型如windows。但效率低。

（3）linux本质上是宏内核，但是又吸收了微内核的模块化特性，提现在2个层面。

• 静态模块化：在编译时实现可裁剪，特征是想要功能裁剪，改变必须重新编译（需要关机重启）动态模块化：
• zImage可以不重新编译烧录，甚至可以不关机重启就实现模块的安装和卸载，比如驱动的安装。

4、linux设备驱动分类

（1）驱动分类

• 字符设备驱动、块设备驱动、网络设备驱动；
• 分类原则是设备读写操作的特征差异；

（2）三类驱动程序详细对比分析

• 字符设备，即“字节设备”。软件操作设备时，以字节为单位进行的。典型的如LCD、串口、LED、蜂鸣器、触摸屏。
• 块设备，相对于字符设备定义的。软件操作设备时，以块（多个字节构成的一个单位）为单位的。设备的块大小是设备本身设计时定义好的，软件不能去更改，但不同设备的块大小可以不一样。常见的块设备都是存储类设备，如硬盘、NandFlash、iNand、SD。
• 网络设备，网络设备是专为网卡设计的驱动模型。linux中网络设备驱动主要目的是为了支持API中socket相关函数的工作。

（3）为什么字符设备驱动最重要？

• 常见大量设备都属于字符设备

5、驱动程序的安全性要求

（1）驱动是内核的一部分

• 驱动已经成为内核中最庞大的组成部分；
• 内核会直接以函数调用的方式调用驱动代码；
• 驱动的动态安装和卸载都会“更改”内核。

（2）驱动对内核的影响

• 驱动程序崩溃甚至会导致内核崩溃；
• 驱动的效率会影响内核的整体效率；
• 驱动的漏洞会造成内核安全漏洞。

（3）常见驱动安全性问题

• 未初始化指针；
• 恶意用户程序；
• 缓冲区溢出；
• 竞争状态。

学习驱动要点

1、先学好C语言

2、硬件操作方面

3、应用层API
4、

（1）注重实践，一步一步写驱动

（2）框架思维，多考虑整体和上下层

（3）先通过简单设备学linux驱动框架

（4）学会总结、记录，这会有助于理解