这是一个嵌入式大厂面试题专栏，每天更新高频面试题。专栏将包含题目描述、详细解析、相关知识点扩展以及实际代码示例。内容涵盖操作系统、驱动开发、通信协议等核心领域，并结合实际项目经验进行分析。每道题目都会附带面试官可能的追问方向，帮助大家更好地准备面试！

Linux驱动开发常考面试题

Linux驱动开发是嵌入式系统开发中的重要领域，以下是常见的面试题及解答：

一、Linux驱动基础知识

1. 驱动分类

• 字符设备驱动：按字节访问，如串口、按键
• 块设备驱动：按块访问，如硬盘、SD卡
• 网络设备驱动：网络接口设备
• 杂项设备驱动：不适合上述分类的设备

2. 驱动模块基本结构

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>

static int __init my_driver_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "Driver initialized\n");
    return 0;
}

static void __exit my_driver_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "Driver exited\n");
}

module_init(my_driver_init);
module_exit(my_driver_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("Sample Driver");

3. 驱动加载方式

• 静态编译：编译进内核镜像
• 动态加载：编译为模块(.ko)，使用insmod/modprobe加载

二、字符设备驱动

1. 字符设备注册流程

// 分配设备号
dev_t dev;
alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "my_device");

// 初始化cdev结构
struct cdev *my_cdev = cdev_alloc();
cdev_init(my_cdev, &fops);
my_cdev->owner = THIS_MODULE;

// 添加字符设备
cdev_add(my_cdev, dev, 1);

// 创建设备节点
struct class *my_class = class_create(THIS_MODULE, "my_class");
device_create(my_class, NULL, dev, NULL, "my_device");

2. 文件操作结构体

static struct file_operations my_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = my_open,
    .release = my_release,
    .read = my_read,
    .write = my_write,
    .unlocked_ioctl = my_ioctl,
};

3. 常见面试问题

1. 字符设备驱动的主设备号和次设备号有什么作用？主设备号：标识设备驱动程序次设备号：标识使用同一驱动的不同设备通过MAJOR()和MINOR()宏获取
2. 如何实现设备的并发访问控制？
3. copy_to_user和copy_from_user的作用是什么？安全地在内核空间和用户空间之间复制数据处理无效指针和页错误返回未能复制的字节数

三、内存管理

1. 内核内存分配方式

• kmalloc：连续物理内存，适合小块内存
• vmalloc：连续虚拟内存，适合大块内存
• dma_alloc_coherent：DMA一致性内存

// kmalloc示例
void *buffer = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
if (!buffer)
    return -ENOMEM;

// vmalloc示例
void *large_buf = vmalloc(large_size);
if (!large_buf)
    return -ENOMEM;

// DMA内存分配
dma_addr_t dma_handle;
void *dma_buf = dma_alloc_coherent(dev, size, &dma_handle, GFP_KERNEL);

2. 常见面试问题

1. GFP标志有哪些，各有什么作用？GFP_KERNEL：可能睡眠，适用于进程上下文GFP_ATOMIC：不会睡眠，适用于中断上下文GFP_DMA：从DMA区域分配内存
2. 如何避免内核内存泄漏？确保每个kmalloc对应一个kfree使用kref引用计数使用内核调试工具如kmemleak
3. slab分配器的作用是什么？对象缓存，减少内存碎片提高小对象分配效率通过kmem_cache_create创建缓存

四、中断处理

1. 中断注册流程

// 注册中断处理函数
int ret = request_irq(irq_num, my_interrupt_handler, 
                     IRQF_SHARED, "my_device", dev_id);

// 中断处理函数
static irqreturn_t my_interrupt_handler(int irq, void *dev_id)
{
    // 处理中断
    // ...
    return IRQ_HANDLED;
}

// 释放中断
free_irq(irq_num, dev_id);

2. 中断上下半部机制

• 上半部(Top Hal：中断处理函数，快速响应