Теория информационных систем. Страница 46.

В обоих случаях "драйвер" оказывается разбит на две части: собственно драйвер, исполняющийся в режиме ядра, который'занимается только обменом данными с устройством, и программу, интерпретирующую полученные данные и/или формирующую команды для устройства. Эта программа может быть довольно сложной, но ошибка в ней не будет фатальной для системы, так как она исполняется в пользовательском кольце доступа. Проше всего происходит загрузка драйверов в системах, в которых ядро собирается в статический загрузочный модуль. В них драйвер просто присоединяется редактором связей к образу ядра и без каких-либо дополнительных усилии оказывается в памяти в процессе загрузки системы.

В системах с динамической подгрузкой модулей ядра, драйвер представляет собой перемещаемый загрузочный или объектный модуль, иногда того же формата, что и стандартные объектные или загрузочные модули в системе, а иногда и специализированного. В этом случае ядро должно содержать редактор связей, возможно являющийся функциональным подмножеством полноценного системного линкера.

Связывание кода драйвера с используемыми им функциями ядра обычно производится редактором связей в момент подключения модуля к образу ядра при статической сборке и в момент подгрузки модуля при сборке лирической. Однако связывание кода ядра с функциями драйвера, как правило, производится иным образом. Дело в том, что к ядру может подключаться переменное и, в большинстве систем, практически неограниченное количество драйверов. В этом случае обычно оказывается более удобным поддерживать таблицу точек входа зарегистрированных в системе драйверов.

Два основных подхода к формированию такой таблицы — это использование таблицы точек входа в качестве обязательного элемента формата драйвера, либо регистрация точек входа в системной таблице функциями инициализации драйвера.

Запросы к драйверу

Обработку запроса можно разделить на три фазы: предобработку, исполнение запроса и постобработку. Пользовательская программа запрашивает операцию, исполняя соответствующий системный вызов. В ОС семейства Unix это может быть, например, системный вызов write (int file, void * buffer, size_t size) .

Предобработка выполняется модулем системы, который, как правило, исполняется в нити процесса, сформировавшей запрос, но имеет привилегии ядра. Фаза предобработки включает в себя.

• Проверку допустимости параметров. Пользователь должен иметь право выполнять запрошенную операцию над данным устройством, адрес буфера должен быть допустимым адресом пользовательского адресного пространства и т. д.
• Возможно, копирование или отображение данных из пользовательского адресного пространства в системное.
• Возможно, преобразование выводимых данных. Например, в системах семейства Unix при выводе на терминал система может заменять символ горизонтальной табуляции на соответствующее число пробелов (если терминал не поддерживает горизонтальную табуляцию) и преобразовывать символ перевода строки. Дело в том, что внутри системы в качестве разделителя строк используется символ новой строки '\n' (ASCII NL), а различные модели терминалов и принтеров могут использовать также '\r' (ASCII RET, возврат каретки) или последовательности '\r"\n' или '\n"\r'.
• Возможно, обращение к процедурам драйвера. Эти процедуры могут блокировать код и данные драйвера в физической памяти и выделять буферы для ПДП. Эти операции реализуются нереентерабельными сервисами ядра и не всегда могут быть выполнены драйвером во время обработки запроса.
• Передача запроса драйверу. Некоторые системы реализуют передачу запроса как простой вызов соответствующей функции драйвера, но чаще используются более сложные асинхронные механизмы, которые будет обсуждаться далее.

Выполнив запрос, драйвер активизирует программу постобработки, котопя анализирует результат операции, предпринимает те или иные действия по восстановлению в случае неудачи, копирует или отображает полученные данные в пользовательское адресное пространство и оповещает пользовательский процесс о завершении запроса.

Некоторые системы на этой фазе также ыыпроизводят преобразование введенных данных. В качестве примера можно вновь привести системы семейства Unix, которые при вводе с терминала выполняют трансляцию символа перевода строки и ряд других операций редактирования, например, стирание последнего введенного символа по запросу пользователя. Разбиение потока терминальных данных на строки в этих системах также происходит на фазе постобработки.

В той или иной форме эти три фазы обработки запроса ввода-вывода присутствуют во всех многопоточных и даже многих однопоточных системах.