Linux那些事儿之我是U盘(5)外面的世界很精彩

xiaoxiao2021-03-01  13

看代码之前,我曾经认真的思考过这么一个问题,我需要关注的仅仅是drivers/usb/storage/目录下面那相关的3000多行代码吗?就是这样几个文件就能让一个个不同的U盘在Linux下面工作起来吗?像一开始那样把这个目录比作一个小城的话,也许,城里的月光很漂亮,她能够把人的梦照亮,能够温暖人的心房.但我们真的就能厮守在这个城里,一生一世吗?

很不幸,问题远不是这样简单.外面的世界很精彩,作为U盘,她需要与usb core打交道,需要与scsi core打交道,需要与内存管理单元打交道,还有内核中许许多多其它模块打交道.外面的世界很大,远比我们想象的大.

什么是usb core?她负责实现一些核心的功能,为别的设备驱动程序提供服务,比如申请内存,比如实现一些所有的设备都会需要的公共的函数,事实上,在usb的世界里,一个普通的设备要正常的工作,除了要有设备本身以外,还需要有一个叫做控制器的冬冬,老外把它叫做host controller,和这个控制器相连接在一起的有另一个咚咚,她叫root hub,hub我们应该不会陌生,在大学里,有的宿舍里网口有限,但是我们这一代人上大学基本上是每人一台电脑,所以网口不够,于是有人会使用hub,让多个人共用一个网口,这是以太网上的hub,而usb的世界里同样有hub,其实原理是一样的,任何支持usb的电脑不会说只允许你只能一个时刻使用一个usb设备,比如你插入了u盘,你同样还可以插入usb键盘,还可以再插一个usb鼠标,因为你会发现你的电脑里并不只是一个usb接口.这些口实际上就是所谓的hub口.而现实中经常是让一个usb控制器和一个hub绑定在一起,专业一点说叫集成,而这个hub也被称作root hub,换言之,和usb控制器绑定在一起的hub就是系统中最根本的hub,其它的hub可以连接到她这里,然后可以延伸出去,外接别的设备,当然也可以不用别的hub,让usb设备直接接到root hub上.hub干嘛用的我们知道了,那么usb host controller本身是干什么用的呢?controller,控制器,顾名思义,用于控制,控制什么,控制所有的usb设备的通信.通常计算机的cpu并不是直接和usb设备打交道,而是和控制器打交道,他要对设备做什么,他会告诉控制器,而不是直接把指令发给设备,然后控制器再去负责处理这件事情,他会去指挥设备执行命令,而cpu就不用管剩下的事情,他还是该干嘛干嘛去,控制器替他去完成剩下的事情,事情办完了再通知cpu.否则让cpu去盯着每一个设备做每一件事情,那是不现实的,那就好比让一个学院的院长去盯着我们每一个本科生上课,去管理我们的出勤,只能说,不现实.所以我们就被分成了几个系,通常院长有什么指示直接跟各系领导说就可以了,如果他要和三个系主任说事情,他即使不把三个人都召集起来开个会,也可以给三个人各打一个电话,打完电话他就忙他自己的事情去了,比如去和他带的女硕士风花雪月.而三个系主任就会去安排下面的人去执行具体的任务,完了之后他们就会像院长汇报.

所以,Linux内核开发者们,专门写了一些代码,并美其名曰usb core.时代总在发展,当年胖杨贵妃照样迷死唐明皇,而如今人们欣赏的则是林志玲这样的魔鬼身材.同样,早期的Linux内核,其结构并不是如今天这般有层次感,远不像今天这般错落有致,那时候drivers/usb/这个目录下边放了很多很多文件,usb core与其他各种设备的驱动程序的代码都堆砌在这里,后来,怎奈世间万千的变幻,总爱把有情的人分两端.于是在drivers/usb/目录下面出来了一个core目录,就专门放一些核心的代码,比如初始化整个usb系统,初始化root hub,初始化host controller的代码,再后来甚至把host controller相关的代码也单独建了一个目录,叫host目录,这是因为usb host controller随着时代的发展,也开始有了好几种,不再像刚开始那样只有一种,所以呢,设计者们把一些host controller公共的代码仍然留在core目录下,而一些各host controller单独的代码则移到host目录下面让负责各种host controller的人去维护,常见的host controller有三种,分别叫做EHCI,UHCI,OHCI,所以这样,出来了三个概念,usb core,usb host,usb device,即原本是一家人,却被活生生的分成了两岸三地...的确,现实总是很无奈,然而,心若知道灵犀的方向,哪怕不能够朝夕相伴?没错,usb通信的灵魂就是usb协议. usb协议将是所有usb设备和usb主机所必须遵循的游戏规则.这种规则也很自然的体现在了代码中.于是,我们需要了解的不仅仅是drivers/usb/storage/目录下面的冬冬,还得去了解那外面的世界,虽然,只需要了解一点点.

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