linux-kernel - 设备驱动程序代码在哪里执行？内核空间还是用户空间？

Question

第1部分:

对于那里的 linux/unix 专家，请您帮助我了解设备驱动程序。据我了解，驱动程序是一段代码，它直接与硬件交互并公开一些 api 来访问设备。我的问题是这段代码在哪里运行，用户空间还是内核空间？

我知道在内核空间中执行的代码有一些额外的权限，比如访问任何内存位置(如果我错了，请纠正)。如果我们安装一个第三方驱动，如果它在内核空间运行，这对整个系统不会有害吗？任何操作系统如何处理这个？

第二部分:

让我们以 USB 设备(相机、键盘..)为例，系统如何识别这些设备？系统如何知道要安装哪个驱动程序？驱动程序如何知道读写数据的设备地址？

(如果这太大而无法在这里回答，请提供一些好的文档或教程的链接..，我已经尝试过但找不到这些答案。请帮助)

Answer 1

第 1 部分

在 linux 上，驱动程序在内核空间中运行。是的，正如您所说，这对安全有重大影响。驱动程序中的大多数异常都会关闭内核，可能会损坏内核内存(带来各种后果)。有缺陷的驱动程序也会对系统安全产生影响，恶意驱动程序绝对可以为所欲为。

MacOSX 和 Window NT 内核上的一个趋势是用户空间驱动程序。一段时间以来，微软一直在插入 Windows Userspace Driver Framework , MacOSX 长期以来一直为 Firewire 和 USB 驱动程序提供用户空间 API，并为许多 USB 外围设备提供类兼容驱动程序。在 MacOSX 上安装 3rd 方内核模式设备驱动程序是很不寻常的。

可以说，Windows 过去因内核 panic 而声名狼藉的原因可归咎于几乎每部手机、相机和打印机都附带的(通常质量较差的)内核模式驱动程序。

Linux 图形驱动程序几乎都是在用户空间中实现的，只有最少的内核驻留部分，Fuse允许在用户空间中实现文件系统。

第 2 部分

USB、Firewire、MCI(以及 PCI-e)都具有枚举机制，总线驱动程序可以通过这些机制将设备与驱动程序匹配。实际上，这意味着所有设备都会公开描述它们的元数据。

元数据中包含 DeviceID、VendorID 以及设备提供的功能描述和关联的 ClassID。 ClassID 便于通用 Class Drivers .

从概念上讲，操作系统将尝试找到专门支持 VendorID 和 DeviceID 的驱动程序，然后回退到支持 ClassID(s) 的驱动程序。

将设备与驱动程序匹配是 Linux Device Model 的核心概念。 , 用于匹配的精确匹配标准是 match()特定总线驱动程序中的功能。

一旦设备驱动程序被绑定(bind)到设备上，它就会使用总线驱动程序(或由它提供的寻址信息)来执行读写操作。对于 PCI 和 Firewire，这是一个内存映射的 IO 地址。对于 USB it 总线寻址信息。

Linux Documentation tree提供了对 Linux 设备模型设计的一些见解，但并不是真正的入门级阅读。

我还建议阅读 Linux Device Driver (3rd Edition)