从Windows 向Linux 迁移设备控制应用程序

    通过认识 Microsoft Windows? 和 Linux? 操作系统设备控制的工作原理，本文将简化从 Microsoft Windows? 向 Linux? 迁移设备控制应用程序。作者分析二者的差别，并给出 C/C++ 示例。

    如果读者开发过不同平台的设备控制应用程序，那么肯定了解 Windows 和 Linux 的设备控制方式的差别，从一个平台向另一个平台迁移应用程序相当复杂。本文分析两种操作系统的设备控制原理，探究从架构到系统调用的各个方面，重点比较二者差别。本文还给出一个迁移示例（用 C/C++ 编写），详细演示迁移过程。

    工作条件：

    根据本文的写作目的，“Windows” 是指 Windows 2000 或其后续版本，且安装有 Microsoft Visual C++? 6.0 或其后续版本。Linux应当基于 2.6 版内核，且安装有 GNU GCC。

    比较设备控制的架构

    Windows 和 Linux 设备控制的方式是不同的。

    Windows 设备控制架构

    Windows 的 I/O 子系统将用户应用程序和设备驱动程序联系起来，并定义基础结构支持设备驱动程序。设备驱动程序为具体设备提供 I/O 接口（参见图 1）。

图 1：Windows 设备控制架构

    在设备控制过程中，I/O 操作封装为 IRP（I/O 请求数据包）。I/O 管理器创建 IRP，并将它发送到堆栈顶部。然后，设备驱动程序获取 IRP 的堆栈地址。IRP 包含着 I/O 请求的参数。根据 IRP 包含的请求（比如 创建、 读取、写入、设备 I/O 控制、清除 或 关闭），各驱动程序通过硬件接口工作。

    Linux 设备控制架构

    Linux 的设备控制架构有所不同。主要区别是，Linux 的普通文件、目录、设备和 socket 都是文件 —Linux 的所有东西都是文件。为了访问设备，Linux 内核将设备操作调用通过文件系统映射到设备驱动程序。Linux 没有 I/O 管理器。所有 I/O 请求从开始就进入文件系统（参见图 2）。

图 2. Linux 设备控制架构 

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