address space resource

内核中有很多资源,但属于IO资源的有:
#define IORESOURCE_IO        0x00000100    /* Resource type */
#define IORESOURCE_MEM        0x00000200
#define IORESOURCE_IRQ        0x00000400
#define IORESOURCE_DMA        0x00000800
本文我主要研究IORESOURCE_IO IORESOURCE_MEM,及地址空间的管理,涉及的文件只有kernel/resource.c.

这两种资源本质上都是一段地址空间， 只是类型不一样。

IORESOURCE_IO指的是IO地址空间，这个空间从kernel编程上来看，只能通过专门的接口函数才能访问。硬件层面上，cpu需要用特殊指令才能访问或需要用特殊访问方式才能访问，不能直接用指针来寻址。在PC机上，其指的就是PCI/CPU IO address space。在嵌入式中，基本上没有io address space。 

IORESOURCE_MEM 指的是属于外设或者用于和设备通讯的支持直接寻址的地址空间。在PC机上，主板北桥上连的内存都是交给kernel直接管理，或者都是用于软件执行，所以这部分内存不属于IORESOURCE_MEM。 IORESOURCE_MEM主要是指PCI设备的 memory address space。 但在嵌入式上，主板上的SDRAM一般是设备与CPU共享的， 故交给kernel直接管理的内存只是一部分。余下的内存以及寄存器空间都作为IORESOURCE_MEM来管理。

只所以需要管理，是因为像PCI总线设备的这些地址空间是设备向系统申请的，故是可配置的，并且设备并身可能热插拨或更换，故其变成一种可分配的资源。故内核用算法来管理分配与释放操作，防止冲突和便于查询维护。但实际PC中，BIOS一般会做分配操作，内核需要是把分配结果添加进来，故提供了注册(或者叫做添加)接口。 在嵌入式系统中，外设的地址也通常是固定的，只需要添加即可。 

这两种资源，内核采用同样的管理算法--二叉树。相当于内核维护两个独立的二叉树。 按地址基地址与地址长度范围作为管理数据。可以添加，分配，释放节点。分配过程中可以避 免空间冲突，添加时可以识别空间冲突。根节点在kernel/resource.c中以全局变量方式定义。根节点用于限制地址空间的范围。
主要接口:
int insert_resource(struct resource *parent, struct resource *new)
int adjust_resource(struct resource *res, unsigned long start, unsigned long size)
int allocate_resource(struct resource *root, struct resource *new,  unsigned long size,
unsigned long min, unsigned long max,
unsigned long align,
void (*alignf)(void *, struct resource *,
unsigned long, unsigned long),
void *alignf_data)
int release_resource(struct resource *old)
int request_resource(struct resource *root, struct resource *new)
上面的接口对上述4种资源类型都有效，对于IORESOURCE_IO 和 IORESOURCE_MEM这两种资源，使用这两个接口更为方便。
request_region(start,n,name)
release_region(start,n)
        io space
request_mem_region(start,n,name)
release_mem_region(start,n)
        mem space
在 /proc 文件系统中，ioports和iomem分别显示系统当前这两种资源。
嵌入式设备的外设一般先作为platform device添加到platform bus上,其主要目的就是向系统注册资源，在platform_add_devices时做， 如:
/* Watchdog timer parameters */
static struct resource wdt_resource[] = {
    /* Watchdog timer only needs a register address */
    [0] = {
        .start = 0xFFC00008,
        .end = 0xFFC00010,
        .flags = IORESOURCE_MEM,
    }

};

struct platform_device wdt_device = {
    .name = "wdt",
    .id = -1,
    .num_resources = ARRAY_SIZE(wdt_resource),
    .resource = wdt_resource,
};
platform_add_devices(wdt_device,1);
故如已知设备的物理地址,并不一定需要request_mem_region,因为这个操作并没有涉及到任何硬件,与软件访问也没有任何关系..但一般还是推荐做.
I/O port 访问流程( 不用mem模拟方式):
request_region()   #在设备驱动模块加载或opn() 函数中进行,物理i/o port地址由pci bios模块分配
inb(),outb()等     #在设备驱动初始化,write(),red(),ioctl() 等函数中进行
relase_region      #在设备驱动模块卸载或release() 函数中进行
I/O port 访问流程( 用mem模拟方式):
request_region() 
ioport_map         #在设备驱动模块加载或opn() 函数中进行,物理i/o port地址由pci bios模块分配
ioread8,iowrite8等 #在设备驱动初始化,write(),red(),ioctl() 等函数中进行
ioport_unmap()
relase_region      #在设备驱动模块卸载或release() 函数中进行
request_mem_region
ioremap         #在设备驱动模块加载或opn() 函数中进行,物理i/o port地址由pci bios模块分配
ioread8,iowrite8等 #在设备驱动初始化,write(),red(),ioctl() 等函数中进行
iounmap()

relase_region      #在设备驱动模块卸载或release() 函数中进行

本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u/18103/showart_1145482.html