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Linux驱动项目实战：ioctl接口与并发控制案例

共计 30 章节

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Linux驱动开发概述

内核模块基础 · 字符设备驱动框架 · 驱动与应用程序的交互方式

Linux驱动开发概述

开发环境搭建

交叉编译工具链配置 · 内核源码树构建 · QEMU模拟器与树莓派真实硬件环境搭…

开发环境搭建交叉编译工具链配…

第一个字符设备驱动

模块加载/卸载 · file_operations结构体 · 设备号注册与注销

第一个字符设备驱…模块加载

ioctl接口原理

ioctl系统调用流程 · 命令码编码规范(_IO/_IOR/_… · 用户态与内核态数据拷贝(copy_f…

ioctl接口原理

ioctl命令码设计

命令码的type/nr/size/d… · 自定义命令码示例 · 命令码冲突避免策略

ioctl命令码设计

ioctl驱动实现(上)

实现ioctl函数 · switch-case命令分发 · 支持GET/SET类型命令

ioctl驱动实现

ioctl驱动实现(下)

传递复杂结构体 · 指针参数校验 · 访问权限检查(CAP_SYS_ADM…

ioctl驱动实现

用户态ioctl测试程序

打开设备 · 构造命令码 · 调用ioctl函数

并发控制基础

竞态条件概念 · 临界区与共享资源 · 内核抢占与SMP环境下的并发来源

并发控制基础竞态条件概念

atomic_t类型 · atomic_inc/atomic_… · 原子位操作(set_bit/clea…

原子操作atomic

spinlock_t定义与初始化 · spin_lock/spin_unl… · 自旋锁的原子性要求

自旋锁spinlock

spin_lock_irqsave/… · 读写自旋锁(rwlock_t) · 自旋锁与性能权衡

semaphore结构体 · down_interruptible… · 信号量与自旋锁的适用场景对比

信号量semaphore

互斥体(mutex)

mutex结构体 · mutex_lock/mutex_u… · mutex与信号量的区别

完成量(completion)

completion结构体 · wait_for_completio… · 内核线程同步场景

completion完成量

rcu_read_lock/rcu_… · rcu_assign_pointer… · RCU在驱动中的典型用法

并发控制综合案例设计

需求分析——多进程同时访问共享缓冲区 · 设计ioctl命令集(读/写/清空/…

并发控制综合案例…需求分析

共享缓冲区驱动实现

使用kzalloc分配内核缓冲区 · 自旋锁保护缓冲区元数据 · 互斥体保护数据操作

共享缓冲区驱动实…kzalloc

ioctl命令实现(并发版)

实现READ_CMD/WRITE_C… · 在临界区加锁/解锁

ioctl命令实现

用户态多线程测试

使用pthread创建多个读写线程 · 验证并发安全性 · 检测数据一致性与死锁

用户态多线程测试pthread

调试与性能分析

使用printk与dmesg调试 · 开启内核锁调试选项(CONFIG_D… · 使用perf分析锁竞争

调试性能分析

中断上下文中的并发控制

tasklet与workqueue中… · 中断下半部与进程上下文共享数据的保护

断上下文并发控制

ioctl与阻塞I/O结合

等待队列(wait_queue_he… · wait_event_interru… · 实现阻塞读

非阻塞I/O与poll接口

实现poll函数 · 使用poll_wait · 用户态select/poll/epo…

ioctl与mmap结合

mmap原理 · remap_pfn_range · 在驱动中映射物理地址或内核缓冲区到用…

设备树与平台驱动

设备树节点添加 · platform_driver注册 · 在probe中初始化ioctl与并发…

设备树平台驱动

驱动热插拔与动态设备管理

udev规则 · 设备文件的自动创建(mdev/ude… · 驱动卸载时的资源清理

驱动热插拔动态设备管理

驱动安全与健壮性

用户态指针校验 · 缓冲区溢出防护 · ioctl权限控制(CAP_SYS_…

驱动安全健壮性

多设备并发控制框架 · 每个设备独立锁 · ioctl命令支持设备选择

项目实战多设备并发控制框…

项目总结与进阶

常见并发控制模式总结 · ioctl最佳实践 · 内核社区提交补丁流程

项目总结进阶