设备驱动程序代码在哪里执行？内核空间还是用户空间？

Part1:

对于那里的 linux/unix 专家，您能帮助我了解设备驱动程序吗？据我了解，驱动程序是一段直接与硬件交互并公开一些 api 来访问设备的代码。我的问题是这段代码在哪里运行，用户空间还是内核空间？

我知道在内核空间中执行的代码具有一些额外的特权，例如访问任何内存位置（如果我错了，请纠正）。如果我们安装第三方驱动程序并且它运行在内核空间中，这对整个系统不是有害的吗？操作系统如何处理这个问题？

Part2:

让我们以USB设备（相机，键盘..）为例，系统如何识别这些设备？系统如何知道要安装哪个驱动程序？驱动程序如何知道设备的地址来读写数据呢？

（如果这太大了，无法在这里回答，请提供一些好的文档或教程的链接..，我已经尝试过，但找不到这些答案。请帮助）

Part 1

在 Linux 上，驱动程序在内核空间中运行。是的，正如您所说，这会产生重大的安全隐患。驱动程序中的大多数异常都会导致内核崩溃，可能会损坏内核内存（产生各种后果）。有缺陷的驱动程序也会对系统安全产生影响，恶意驱动程序绝对可以做任何他们想做的事。

MacOS 和 Windows NT 内核上的一个趋势是用户空间驱动程序。一段时间以来，微软一直在推动，MacOSX 长期以来一直为 Firewire 和 USB 驱动程序提供用户空间 API，并为许多 USB 外设提供符合类的驱动程序。在 MacOSX 上安装第 3 方内核模式设备驱动程序是很不寻常的。

可以说，Windows 过去在内核恐慌方面的坏名声可以归因于几乎每部手机、相机和打印机都附带的（通常质量很差）内核模式驱动程序。

Linux 图形驱动程序几乎全部在用户空间中实现，具有最小的内核驻留部分，并且Fuse http://fuse.sourceforge.net允许在用户空间中实施归档系统。

Part 2

USB、Firewire、MCI（以及 PCI-e）都具有枚举机制，总线驱动程序可以通过枚举机制将设备与驱动程序进行匹配。实际上，这意味着所有设备都会公开描述其内容的元数据。

元数据中包含设备 ID、供应商 ID 以及设备提供的功能和关联的 ClassID 的描述。 ClassID 有助于通用类驱动程序 http://en.wikipedia.org/wiki/Class_driver.

从概念上讲，操作系统将尝试查找专门支持 VendorID 和 DeviceID 的驱动程序，然后回退到支持 ClassID 的驱动程序。

将设备与驱动程序相匹配是该技术的核心概念Linux设备模型 http://www.bravegnu.org/device-model/device-model.html，用于匹配的精确匹配标准是match()函数在特定的总线驱动程序中。

一旦设备驱动程序绑定到设备，它就会使用总线驱动程序（或它给出的寻址信息）来执行读取和写入。对于 PCI 和 Firewire，这是内存映射 IO 地址。对于 USB it 总线寻址信息。

The Linux 文档树 http://kernel.org/doc/Documentation/driver-model/提供了对 Linux 设备模型设计的一些见解，但并不是真正的入门级读物。

我还建议阅读Linux 设备驱动程序（第三版） http://lwn.net/Kernel/LDD3/