非硬件设备驱动程序

Question

在 Windows 内部第 7 版中 - 在 Windows 内核体系结构下提到本书以下文本
设备驱动程序 - 这包括两个硬件设备驱动程序，它们转换用户 I/O 功能 调用特定的硬件设备 I/O 请求和非硬件设备驱动程序，例如文件 系统和网络驱动程序。

谁能详细说明硬件设备驱动和非硬件设备驱动？

Answer 1

假设您有多个层 - 例如当进程发出文件 IO 请求时，它会转到虚拟文件系统层，虚拟文件​​系统层可能会向文件系统层发送请求，文件系统层可能会向软件 RAID 层发送请求，而软件 RAID 层可能会向 USB 大容量存储设备发送请求驱动程序，它可能会向 USB 控制器驱动程序发送请求。

您可以将这些层分为 2 个主要类别：

a) “设备驱动程序”，其中有一个实际设备。对于这些，设备驱动程序之间的关系往往反映硬件设备之间的层次关系（例如，“插入控制器的 PCI 总线，插入这些控制器的各种设备，插入这些设备的各种外围设备”可能成为“父级”的树设备驱动程序与一个或多个子设备驱动程序通信...")。

b) “不驱动设备的东西，因此在技术上不是设备驱动程序”。对于上面的文件 IO 示例，这是 VFS、文件系统和软件 RAID 层。对于网络，它将是处理 TCP/IP 堆栈的代码（并找出路由等 - 哪个网卡应该根据目标 IP 地址发送数据包）。对于用户输入（键盘等），它可能是输入法编辑器之类的东西。对于声音，它可以是基于 2D 位置确定声音在哪个扬声器（在哪个声卡上）的响度的代码。

对于大多数操作系统；设备驱动程序需要被视为“特殊”，因为它们需要使用普通软件/进程无法使用的接口（可能还有直接硬件访问）。例如，对于单体内核，它们可能被视为内核扩展并（动态）直接链接到内核中。

但是； “不驱动设备的东西，因此在技术上不是设备驱动程序”最终需要类似的特殊支持（例如，能够使用普通软件/进程无法使用但设备驱动程序可以使用的相同或相似接口的能力，能够链接到一个整体内核等）。对于操作系统设计人员来说，设备驱动程序和“技术上不是设备驱动程序但需要相同访问权限的东西”之间的差异相对微不足道（与没有/需要特殊访问权限的普通软件/进程相比）；所以很容易用同一个词来描述两者 - 例如。称它们为“内核模块”（不管它们是否是设备驱动程序）；或称它们为“设备驱动程序”（无论它们在技术上是否是设备驱动程序）。

请注意，有一些事情会更加混淆：

a) 实际上还有第三类——“虚拟设备”。在某些情况下，软件会尝试模拟真实设备（例如，使用软件/RAM 模拟硬盘驱动器的 RAM 磁盘；使用 PDF 文件格式转换器“打印”到文件的打印机等）。对于这些情况，模拟/虚拟化需要作为设备驱动程序实现（但从技术上讲，没有设备被驱动）。

b) 使术语看起来更加一致；一些操作系统倾向于将接口定义为“虚拟设备”。如果你足够努力，你可以假装任何东西都是某种抽象的虚拟设备（“它不是压缩/解压缩库，它是虚拟压缩/解压缩设备”，“它不是数据库管理引擎，它是虚拟关系数据存储设备", ...)。

c) 一些操作系统还试图假装一切都是文件（例如 Unix - https://en.wikipedia.org/wiki/Everything_is_a_file ）。在这种情况下，您可能有一个“伪装成文件的设备驱动程序”的目录（例如/dev）并最终得到“不是设备驱动程序的东西，它们伪装成伪装成文件的设备驱动程序”。同一个目录。

Answer 2

您的问题不清楚。如果您询问非硬件设备驱动程序的示例，那么示例将是随机数生成器设备。例如，在 Linux 上，“/dev/random”设备提供了随机数生成器的软件实现，因此没有必要硬件的系统仍然可以拥有此功能