《Linux那些事兒之我是USB》我是隨身碟（5）外面的世界很精彩

看代碼之前，我曾經認真地思考過這麼一個問題，需要關注的僅僅是drivers/usb/storage/目錄下面那相關的3000多行代碼嗎？就是這樣幾個檔案就能讓一個個不同的隨身碟在Linux下面工作起來嗎？像一開始那樣把這個目錄比成一個小城的話，也許，城裡的月光很漂亮，她能夠把人的夢照亮，能夠溫暖人的心房。但我們真的就能廝守在這個城裡，一生一世嗎？

很不幸，問題遠不是這樣簡單。外面的世界很精彩，作為隨身碟，她需要與USB Core、SCSI Core、記憶體管理單元，還有核心中許許多多其他模組打交道。外面的世界很大，遠比我們相像的大。

什麼是USB Core？它負責實現一些核心的功能，為別的裝置驅動程式提供服務，比如申請記憶體，比如實現一些所有裝置都會需要的公用函數。事實上，在USB的世界裡，要使一個普通的裝置正常地工作，除了要有裝置本身以外，還要有主機控制器（Host Controller），和這個控制器相串連在一起的是Root Hub。

Hub應該不會陌生乙太網路上的Hub允許多個人的電腦共用一個網口。而USB的世界裡同樣有Hub，其實原理是一樣的，任何支援USB的電腦不會說只允許只能一個時刻使用一個USB裝置，比如插入了隨身碟，同樣還可以插入USB鍵盤，還可以再插一個USB滑鼠，因為你會發現你的電腦裡並不只是一個USB介面。這些口實際上就是所謂的Hub口。而現實中經常是讓一個USB控制器和一個Hub綁定在一起，即整合，而這個Hub也被稱作Root Hub。換言之，和USB控制器綁定在一起的Hub就是系統中最根本的Hub，其他Hub可以串連到她這裡，然後可以延伸出去，外接別的裝置，當然也可以不用別的Hub，讓USB裝置直接接到Root Hub上。

那麼USB主機控制器本身是幹什麼用的呢？控制器，顧名思義，用於控制所有USB裝置的通訊。通常電腦的CPU並不是直接和USB裝置打交道，而是和控制器打交道，它要對裝置做什麼，他會告訴控制器，而不是直接把指令發給裝置，控制器再去負責處理這件事情，會去指揮裝置執行命令，而CPU就不用管剩下的事情，還是該幹嘛幹嘛去，控制器替他去完成剩下的事情，事情辦完了再通知CPU。

否則讓CPU去盯著每一個裝置做每一件事情，那是不現實的，那就好比讓一個學院的院長去盯著我們每一個本科生上課，去管理我們的出勤，只能說，不現實。所以我們就被分成了幾個系，通常院長有什麼指示直接跟各系領導說就可以了，如果他要和三個系主任說事情，他即使不把三個人都召集起來開個會，也可以給三個人各打一個電話，打完電話他就忙他自己的事情去了。

所以，Linux核心開發人員們，專門寫了一些代碼，並美其名曰USB Core。時代總在發展，當年胖楊貴妃照樣迷死唐明皇，而如今人們欣賞的則是林志玲這樣的魔鬼身材。同樣，早期的Linux核心，其結構並不是如今天這般有層次感，遠不像今天這般錯落有致，那時候drivers/usb/這個目錄下邊放了很多很多檔案，USB Core與其他各種裝置的驅動程式的代碼都堆砌在這裡，後來，怎奈世間萬千的變幻，總愛把有情的人分兩端。

於是在drivers/usb/目錄下面出來了一個core目錄，就專門放一些核心的代碼，比如初始化整個USB系統，初始化Root Hub，初始化主機控制器的代碼，再後來甚至把主機控制器相關的代碼也單獨建了一個目錄，叫host目錄，這是因為USB主機控制器隨著時代的發展，也開始有了好幾種，不再像剛開始那樣只有一種，所以呢，設計者們把一些主機控制器公用的代碼仍然留在core目錄下，而一些各主機控制器單獨的代碼則移到host目錄下面讓負責各種主機控制器的人去維護。常見的主機控制器有三種：EHCI，UHCI和OHCI。

所以這樣，出來了三個概念，USB Core，USB主機控制器和USB裝置，現實總是很無奈，然而，心若知道靈犀的方向，哪怕不能夠朝夕相伴？沒錯，USB通訊的靈魂就是USB協議。USB協議將是所有USB裝置和USB主機所必須遵循的遊戲規則。這種規則也很自然地體現在了代碼中。於是，我們需要瞭解的不僅僅是drivers/usb/storage/目錄下面的檔案，還得去瞭解那外面的世界，雖然，只需要瞭解一點點。

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摘自《Linux那些事兒之我是USB》

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