usbip：（二）从linux内核了解usb
一、前言
1、首先了解一下EHCI、UHCI和OHCI。
从硬件上来说,usb 设备要想工作,除了外设本身,必须依赖于 usb host controller.一般来说,一个电脑里有一个 usb host controller就可以了,她就可以控制很多个设备了,比如 u 盘,比如 usb 键盘,比如 usb 鼠标.所 有 的外设都把自己的请求提交给usb host controller.然后让 usb host controller 统一来调度.
现在一般的USB桥接器模块有两种类型，UHCI和OHCI。在决定插入那一个桥接器模块时，可以察看/proc/pci文件来决定。一般而言，UHCI类型的桥接器它的插入模块是uhci或usb-uhci（由内核版本决定）；而对于OHCI类型的桥接器它的插入模块是ohci或usb-ohci。
uhci(universal host controller interface): Intel用在自家芯片组上的usb 1.1主控制器(host controller)的硬件实例
ehci(enhanced host controller interface): usb 2.0的主控制器标准接口。
ohci(open host controller inferface)：一个不仅仅是usb用的主控制器接口标准。主要是遵循csr (configuration space register)标准。是其他厂商在设计usb host controller时遵循的标准，如via, nec, ali, 包括nvidia等等。
ehci是满足usb 2.0 specification里面对usb host controller (high speed)的要求的硬件设计。
就是主机控制器的接口。从硬件上来说，USB 设备要想工作，除了外设本身，必须还有一个 USB 主机控制器。一般来说，一个电脑里有一个 USB 主机控制器就可以了，它就可以控制很多个设备了，比如 U 盘，USB 键盘，USB 鼠标。所有的外设都把自己的请求提交给 USB主机控制器。然后让 USB 主机控制器统一来调度。而设备怎么连到主机控制器上？哎，这就是我们故事的主角，Hub，“乳名”叫做集线器。
2、准备工作
linux内核源码下载，可以根据自己喜好选择对应的版本。
wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.4.145.tar.gz
以usb_hub,来了解usb工作
localhost:/usr/src/linux-2.6.22.1/drivers/usb/core # wc -l hub.c
二、API
1、Root_Hub
USB 设备的初始化都是 Hub 这边发起的，通常我们写 USB 设备驱动程序都是在已经得到了一个 struct usb_interface 指针的情况下开始 probe 工作。可是我要问你，你的 struct usb_interface 从哪来的？老实说，要想知道从 USB 设备插入 USB 口的那一刻开始，这个世界发生了什么，你必须知道 Hub 是怎么工作的，Linux 中 Hub 驱动程序是怎么工作的。要说 USB Hub，那得从 Root Hub 说起。什么是 Root Hub？冤有头债有主，不管你的电脑里连了多少个 USB 设备，它们最终是有根的。所有的 USB 设备最终都是连接到了一个叫做 Root Hub 的设备上，或者说所有的根源都是从这里开始的。
Root Hub 上可以连接别的设备，可以连接 U 盘，可以连接 USB 鼠标，同样也可以连接另一个 Hub。所谓 Hub，就是用来级连。但是普通的 Hub，它一头接上级 Hub，另一头可以有多个口，多个口就可以级连多个设备，也可以只有一个口，一个口的就像大学宿舍里常用的那种延长线。而 Root Hub 呢？它比较特殊，它当然也是一种 USB 设备，但是它属于一人之下万人之上的角色，她只属于主机控制器，换言之，通常做芯片的人会把主机控制器和 Root Hub 集成在一起。特别是 PC 主机上，通常你就只能看到接口，看不到 Root Hub，因为她在主机控制器里。
2、usb_init
综上所述，整个USB子系统在初始化的时候，会先执行初始化Root Hub。
来自drivers/usb/core/usb.c：
982 static int __init usb_init(void) 983 { ...... 1007 if (retval) 1008 goto usb_devio_init_failed; 1009 retval = usb_hub_init(); ...... 1032 } 在众多名叫*init*的函数之中，是有一个属于 Hub 的，它在这里初始化，换言之，随着 USB Core 的初
始化，Hub 也就开始了它的初始化之路，usb_hub_init()函数得到调用。
来自drivers/usb/core/hub.c：
5600 int usb_hub_init(void) 5601 { 5602 if (usb_register(&hub_driver) < 0) { 5603 printk(KERN_ERR %s: can't register hub driver\n, 5604 usbcore_name); 5605 return -1; 5606 } 5607 5608 /* 5609 * The workqueue needs to be freezable to avoid interfering with 5610 * USB-PERSIST port handover. Otherwise it might see that a full-speed 5611 * device was gone before the EHCI controller had handed its port 5612 * over to the companion full-speed controller. 5613 */ 5614 hub_wq = alloc_workqueue(usb_hub_wq, WQ_FREEZABLE, 0); 5615 if (hub_wq) 5616 return 0; 5617 5618 /* Fall through if kernel_thread failed */ 5619 usb_deregister(&hub_driver); 5620 pr_err(%s: can't allocate workqueue for usb hub\n, usbcore_name); 5621 5622 return -1; 5623 }