1.1. 驅(qū)動程序的角色

1.1.?驅(qū)動程序的角色

作為一個程序員, 你能夠?qū)δ愕尿?qū)動作出你自己的選擇, 并且在所需的編程時間和結(jié)果的靈活性之間, 選擇一個可接受的平衡. 盡管說一個驅(qū)動是"靈活"的, 聽起來有些奇怪, 但是我們喜歡這個字眼, 因為它強調(diào)了一個驅(qū)動程序的角色是提供機制, 而不是策略.

機制和策略的區(qū)分是其中一個在 Unix 設(shè)計背后的最好觀念. 大部分的編程問題其實可以劃分為 2 部分:" 提供什么能力"(機制) 和 "如何使用這些能力"(策略). 如果這兩方面由程序的不同部分來表達, 或者甚至由不同的程序共同表達, 軟件包是非常容易開發(fā)和適應(yīng)特殊的需求.

例如, 圖形顯示的 Unix 管理劃分為 X 服務(wù)器, 它理解硬件以及提供了統(tǒng)一的接口給用戶程序, 還有窗口和會話管理器, 它實現(xiàn)了一個特別的策略, 而對硬件一無所知. 人們可以在不同的硬件上使用相同的窗口管理器, 而且不同的用戶可以在同一臺工作站上運行不同的配置. 甚至完全不同的桌面環(huán)境, 例如 KDE 和 GNOME, 可以在同一系統(tǒng)中共存. 另一個例子是 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu): 操作系統(tǒng)提供 socket 抽象層, 它對要傳送的數(shù)據(jù)而言不實現(xiàn)策略, 而不同的服務(wù)器負責(zé)各種服務(wù)( 以及它們的相關(guān)策略). 而且, 一個服務(wù)器, 例如 ftpd 提供文件傳輸機制, 同時用戶可以使用任何他們喜歡的客戶端; 無論命令行還是圖形客戶端都存在, 并且任何人都能編寫一個新的用戶接口來傳輸文件.

在驅(qū)動相關(guān)的地方, 機制和策略之間的同樣的區(qū)分都適用. 軟驅(qū)驅(qū)動是不含策略的--它的角色僅僅是將磁盤表現(xiàn)為一個數(shù)據(jù)塊的連續(xù)陣列. 系統(tǒng)的更高級部分提供了策略, 例如誰可以存取軟驅(qū)驅(qū)動, 這個軟驅(qū)是直接存取還是要通過一個文件系統(tǒng), 以及用戶是否可以加載文件系統(tǒng)到這個軟驅(qū). 因為不同的環(huán)境常常需要不同的使用硬件的方式, 盡可能對策略透明是非常重要的.

在編寫驅(qū)動時, 程序員應(yīng)當(dāng)特別注意這個基礎(chǔ)的概念: 編寫內(nèi)核代碼來存取硬件, 但是不能強加特別的策略給用戶, 因為不同的用戶有不同的需求. 驅(qū)動應(yīng)當(dāng)做到使硬件可用, 將所有關(guān)于如何使用硬件的事情留給應(yīng)用程序. 一個驅(qū)動, 這樣, 就是靈活的, 如果它提供了對硬件能力的存取, 沒有增加約束. 然而, 有時必須作出一些策略的決定. 例如, 一個數(shù)字 I/O 驅(qū)動也許只提供對硬件的字符存取, 以便避免額外的代碼處理單個位.

你也可以從不同的角度看你的驅(qū)動: 它是一個存在于應(yīng)用程序和實際設(shè)備間的軟件層. 驅(qū)動的這種特權(quán)的角色允許驅(qū)動程序員y嚴密地選擇設(shè)備應(yīng)該如何表現(xiàn): 不同的驅(qū)動可以提供不同的能力, 甚至是同一個設(shè)備. 實際的驅(qū)動設(shè)計應(yīng)當(dāng)是在許多不同考慮中的平衡. 例如, 一個單個設(shè)備可能由不同的程序并發(fā)使用, 驅(qū)動程序員有完全的自由來決定如何處理并發(fā)性. 你能在設(shè)備上實現(xiàn)內(nèi)存映射而不依賴它的硬件能力, 或者你能提供一個用戶庫來幫助應(yīng)用程序員在可用的原語之上實現(xiàn)新策略, 等等. 一個主要的考慮是在展現(xiàn)給用戶盡可能多的選項, 和你不得不花費的編寫驅(qū)動的時間之間做出平衡, 還有需要保持事情簡單以避免錯誤潛入.

對策略透明的驅(qū)動有一些典型的特征. 這些包括支持同步和異步操作, 可以多次打開的能力, 利用硬件全部能力, 沒有軟件層來"簡化事情"或者提供策略相關(guān)的操作. 這樣的驅(qū)動不但對他們的最終用戶好用, 而且證明也是易寫易維護的. 成為策略透明的實際是一個共同的目標(biāo), 對軟件設(shè)計者來說.

許多設(shè)備驅(qū)動, 確實, 是與用戶程序一起發(fā)行的, 以便幫助配置和存取目標(biāo)設(shè)備. 這些程序包括簡單的工具到完全的圖形應(yīng)用. 例子包括 tunelp 程序, 它調(diào)整并口打印機驅(qū)動如何操作, 還有圖形的 cardctl 工具, 它是 PCMCIA 驅(qū)動包的一部分. 經(jīng)常會提供一個客戶庫, 它提供了不需要驅(qū)動自身實現(xiàn)的功能.

本書的范圍是內(nèi)核, 因此我們盡力不涉及策略問題, 應(yīng)用程序, 以及支持庫. 有時我們談?wù)摬煌牟呗砸约叭绾沃С炙麄? 但是我們不會進入太多有關(guān)使用設(shè)備的程序的細節(jié), 或者是他們強加的策略的細節(jié). 但是, 你應(yīng)當(dāng)理解, 用戶程序是一個軟件包的構(gòu)成部分, 并且就算是對策略透明的軟件包在發(fā)行時也會帶有配置文件, 來對底層的機制應(yīng)用缺省的動作.