TW515999B - Method for replacing a device driver during system operation - Google Patents

Description

515999 五、發明說明（1) ' ' 發明背景 1.技術領域 本發明一般相關於電腦作業系統及驅動程式，並特定 於，在不須中斷裝置與作業系統連接的情況下置換驅動輕 式的方法。 2 ·相關技藝的說明 電腦系統利用驅動程式來提供作業系統與實體裝置間的 界面’例如儲存裝置、網路轉接器及顯示轉接器。這個界 面係供應到作業系統服務及/或應用程式。傳統上，驅動 程式，靜態的模組，其在起始化的時間載入並包含送出命 令到實體裝置並與之交換資料所需要的所有程式指令。 最t 動恶載入的驅動程式界面已在作業系統中實作’ =如微軟公司製造的Windows NT®及Windows 20 0 0®。玎動 悲，^的驅動程式可以根據存取此驅動程式支援特定裝置 的需求而選擇性的載入。動態驅動程式界面也可以允許置 換，動程式’藉由關閉此驅動程式，複製新的驅動程式取 ^舊的驅動程式並接著啟動新的驅動程式。這個程序通常 需要關閉所有的驅動程式連接層（或是驅動程式”堆疊π )因 為，例如WINDOWS NT及WINDOWS 2 0 0 0的作業系統中，此驅 ，程式堆疊連接的建造是從最低層（實體層）驅動程式到最 驅動程式。這在想要升級時出現一問題，其影響形 其，，核心處理元件，例如匯流排界面驅動程式或記‘‘ ί Ϊ f的主要儲存裝置。如果要置換的驅動程式是開i駆 私式或是包含作業系統置換檔案的裝置之儲存驅動程… 五、發明說明（2) ί ίί Ϊ業系統通常必須關機以便替換此驅動程式，因為 裝統的適當運作，檔案裝置輸入輸出必須在這些 路伺服器中，控制關鍵系統的電腦系統，或其 機的電腦應用，非常需要一設備來升級驅動 抽換'驅動程式而不須將電腦系統關機1 2抽換功能在發展環境下也很有用，發展環境下作 程统或核心處理驅動程式時改變每個驅動 式後通常要重開機。 發明概要 接在維護㈣系統裝i出現及作業系、统界面運作時提供置 :控制電腦：裝置驅動程式的方法之目的係藉由一方法 成，包含的步驟有複製新的驅動程式到電腦中的位置，指 :界面驅動T式已要求此驅動程式的更新，切斷此裝置與 7程式的連接已回應此更新“，連接新的驅 此裝置。 此方法^一*#具體舉例在電腦程式產品適合用在有 程式指令V貫現此方法之步驟的電腦系統。 上面的目=可以在一電腦系統中達成，其包含一檔案 f移裝置來禝製新的驅動程式到此電腦系統，以及具有更 2界面的界面驅動程式。此界面驅動程式還包含一作業系 性的二選定的驅動程式=端Ϊ;二界面來選f 此界面驅動私式在接收到更新

$ 6頁 515999 五、發明說明（3) 要长日守解除連結原來的驅動程式並連結新 本發明所有的目的、特色及優點將由下面二動程式。 明而變得明顯。 呼細撰寫的說 圖示簡述 本發明的創新特色預期特徵描述在後 圍。然而本發明本身，以及較佳的使用以申請專利範 =及優點，將參考下面說明性具體實例的:㉟其額外目 敢佳的理冑’在併同隨附圖示讀取時，其；、了說明而獲得 圖1為一電腦系統的方塊圖，其中實 法： ΛΓ本發明的一方 、+、為Γ描述驅動程式及系統元件間關係的# # m ^ 述根據本發明之—具體實例； 妁方塊圖，描 =3為一描述根據本發明之一具體實例 及連接的方塊圖；以及 ％動釭式杈組 圖4為一描述在系統作業時置換 圖’根據本發明之—具體實例。^式之方法的流程 較佳具體實例的詳細說明 的St考特定的參考圖1 ’其描述有-電腦系統 理哭1 (i 1 只做本發明。如示，本地匯流排1 2連結處 之2執行程式指令以記憶體11來儲存值資料及程式指 :二：：:己憶體及控制器13選項的供應頻繁存取的值資料 $‘二二二的儲存。匯流排界面14連結本地匯流排12與系 炅而二 。系統匯流排1 5連結不同的周邊元件與匯流排 1 ， β供使用者界面及電腦系統的儲存。在圖1的說 ^>15999 五、發明說明（4) =性具體實例，幾個周邊連接到系統匯流排15，包含用來 放接使用者顯示器的視訊界面21，用來連結電腦系統到網 的=路界面20，以及整合裝置電子（ide)轉接器16及小 1電腦系統界面（scsi)轉接器18用來分別連結儲存裝置17 及19。 用來&制那些作業系統依賴來做基本服務的關鍵系統元 之驅動程式在先前技藝中不能輕易的在執行時期置換。 =如，快取記憶體及控制器丨3與匯流排界面丨4可以由自己 她^動程式來管理不同的硬體。這些驅動程式通常是在開 舌=載入而且不能置換，除非複製替換驅動程式並將電腦 二開機。，纪憶體丨丨可以有記憶體管理驅動程式，其在電 ==统作業時類似地必須保持在安裝的狀態。I轉接器 轉接态1 6可以控制開機裝置以及儲存頁檔案的裝 :猎由作業系統的虛擬記憶體管理員。這些裝置也必須 :Γ連接到典型的作業系統。另外，網路界面2 0可能必 二 的連接網路應用程式，例如連接到網際網路的檔案 ，服：。如果網路堆疊的驅動程式需要置換，通常此伺服 益必須離線來完成這個結果。 ^ ^ ^ f考圖2，描述根據本發明一較佳具體實例的驅動 酱妾。實體裝置3 5連接到實體裝置轉接器34，其界接 J 2 f 土統藉由輸人/輪出（1/0)裝置或記憶體對映暫存器 ^ ^=體裝置35適合的界面裝置。此作業系統可包含硬 敗 日33，或者可以有從驅動程式3〇到此硬體的直接存 取。驅動程式30利用硬體抽象層33來連結到實體裝置轉接

頁 8 第

五、發明說明（5) 3=;體f源。根據本發明的較佳具體實例，驅動程式 心動程式：界面驅動程式31，其提供 ί:ί3二連接：裝置。藉由用這個結構，可以動心 換’而不須重新開機作業系統並提 流動中斷。a延遲’取代到及來自實體裝置35的資料 “ίίίίΓ"1；動f式30的結構詳細的顯…入點 J 一 王式3 〇提供給作業系統的函數指桿，接著對 應到每個特定萝罟袒祝从Α ^^ 接者對 \ /、的服務，例如儲存裝置的讀取、寫 隱匕體:；動動程式31提供這些進入點的界面， 能斷：=3=巧系、统呼叫，其另外的讓他不可 接。 I 壬式32 /、此系統並維持此裝置的作用連 要ί理貫體層驅動程式 特別的update。進入點，界面驅動程式31提供 實體声驅動护斗、QO』其心不界面驅動程式31嘗試置換 體層驅動程13;J置狀態)的目前狀態。為了在實 狀態必須符：先前護適當的作業，置換驅動程式的 界面驅動二;Γ體層驅動程式32。 set_state()函數/目的提供ge)-state()函數及 程式31中，可以讓人點官理42係功能性的在界面驅動 動程式32的進入f/ ^何時進入點已經反映到實體層驅 入^，所以可以管理實體層驅動程式32的斷 515999

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與界面驅動程式的不相容性（決定54 容貧料結構、不相容特色集合來標識，j錯誤可以不相 的更新需求"。如果存在有錯 二式跳過"-遞增 程式被知載（步驟64)。如果沒有問題，’此置換驅動 start—updateO要求從置換驅動程式至繼續。一 ’要決定原來的實體層驅動程式 == 轉接器斷#’或纟置換驅動程式了：肖貫體裝$ 綱是否有未決的交易需要完成( = = 話’、此界面驅動程式可以拖延(步驟5?)到交易°果有一 替代的方案’ Jt更新要求可以傳回"忙碌中"回： 當所有需要完成的交易已完成時（決定56)，^來的驅動 tit:來與實體裝置斷接(步驟59)。此置換驅動程式 接者呼叫在界面驅動程式31中的get_state〇函數來以在 驅動程式31中維護的狀態資訊起始自己本身（步驟6〇)而置 換驅動程式與實體裝置連接（步驟61)。如果在連接實體裝 置期間發生錯誤（例如，此界面驅動程式3 2未被設計來檢 測到的硬體不相容），此置換驅動程式將自己與實體裝置 斷接並呼叫在界面驅動程式中的cancel_Update()。此 界面驅動程式31呼叫原來驅動程式的rec〇nnec^()函數來 重新連接原驅動程式與實體裝置（步驟63)，而置換驅動 程式卸載（步驟64)。如果硬體起始化在沒有錯誤的情況下 完成（決定6 2)此置換驅動程式以置換驅動程式的進入點呼 叫界面驅動程式31的finish_update()函數。此界面驅動 程式3 1接著解連結原驅動程式的進入點（步驟6 5 )，置換驅

動程式的進入 此原驅動程式 4 間到 f ini Sh 間’在進入點 佇列43中。 點連接（步驟6 6 )而裝置的動作繼續。最後， 卸载（步驟67)。從start一update()被呼叫的 〜update()或cancel-update()被呼叫的時 上對界面驅動程式3 1做出的要求被排在要求 置換驅影/ / / » 程式架構的式起始載入有幾個選項可選擇。這個驅動 大部八Μ六另—個創新特色是實體層驅動程式3 2的全部或 處就i在：：以維護在界面驅動程式31中。這提供的-好 記情Μ，二體層驅動程式32卸載時不需要配置與解除配置 Wli^nvK 9^此情況下的驅動程式例如WIND0WS ΝΤ或 時配詈1障』scs 1小型驅動程式，符合所有在系統開機 額休ί : ϊ的需求設計目標。此界面驅動程式31可配置 升級驅動程式，其可能在安裝時需要更 # > = 士 # &ν驟54中的相容性檢查可以擴充來提供在 (始載入％置換驅動程式的較少特色集合。例，一升級 的檔案系統驅動程式（FSD )，甘女+西 > 々 卜 从此4 r W）其有需要較多的計算緩衝器 t特殊壓鈿此力在動態更新期間因為缺少緩衝器空間可以 載入為普通的FSD ’而在下—次系統開機時將可以取得記 憶體來利用完全的特色集合。步驟54的錯誤檢查可以包含 檢測相關置換驅一動程式的不適當硬體版本，不相容的硬體 :且資訊、=(貫體層驅動程式狀態），在置換驅動程式已 Γ開機的情形(置換-次限制），略過 本號人較目前版本為舊的版本，&是缺少足 夠的可配置3己憶體。

515999 五、發明說明（9) 決定56及步驟57的拖延動作可取採替代形式。某些驅 程式可以極佳的設計實體層驅動程式3 2，如此可在未決交 易不完成的情況下接收。這使得驅動程式設計複雜化，' = 中置換驅動程式可能必須接收因原驅動程式執行動作^ 生中斷的中斷完成，並處理任何已被原驅動程式佇列的 延程序呼叫（回呼）。在其他的驅動程式設計中’較簡單^ 做法是讓原來的驅動程式完成所有未決工作並處理所 =的回應，而界面驅動程式"延長"等待原驅動程 束。有介於這些極端做法間的替杵 、、'σ 私法口彳考柿糾女全w丄幻’代方案，例如，需要原驅 動紅式處理所有處理所有未決中斷請。 未被起始的佇列命令。此罟拖 兀成尚 田加θ 丁 ； 此置換驅動程式可以接收命令堆 豐^二不必處理在先前發出命令的流動中回應。 存裝置，這不應架構有限程f及實體裝置例如儲 (FSD)，而非實際的實體裝制置3，思右。例如，檔，案系、統襄置 在作業系統中持續的連接'驅動程式其通常必須 及其他形態的驅動程式的動本發明在提供FSDs，以 外，在驅動程式的發展：動：升級能力上非常有用。另 能輕易卸載及重新載入的 ^，的技術可以改善任何不 雖然本發明已參考較佳呈:式的測試及發展設備。 那些熟習此技藝的人可，v二實例加以特定顯示及說明， 變可以在不背離本發明 j ’形式與細節上的各種改 月的精神與範疇下做到。

515999 圖式簡單說明

第14頁

Claims (1)

1. 六 申請專利範圍 法，卷f糸統作業期間置換電 田該驅動程式 糸統中驅動糕式的方 去包含步驟·· 業 界接至少一實體裝置，該方 ，供—界面驅動程式·， ，供一致換驅動程式: 位 4复製該置換驅動 置； 動％式到遠電腦系統中的—記憶 要求’ 斷接：Ξ f界面驅動程式接收到更新， 呵镬忒驅動程式與該至少炅新该驅動程式的 在該斷接後連接該置換繫以及 2.如申請專利範圍第i項的I動法程式到至少-實體裝置。 該界面驅動程式中維護該至少一/每，其尹該方法還包含在 的步驟，如此該至少一實體裝二，裝置之目前裝置狀態 該置換驅動程式而沒有任何中斷。制從該驅動程式傳^ 3·如申請專利範圍第1項的方法， 1 驟在界面驅動程式中維護命令與 其中該方法還包含+ 實體裝置的動作不會中斷。7 /、°應佇列，如此該至少""— 4·如申請專利範圍第1項的 一 驟： #中該方法還包含步 解連結該界面驅動㈣與該 " 5.如 回應該解連結步驟’連結該界面2 =點、及 動程式的進入點。 5動魟式與該置換驅 如申凊專利範圍第1項的本 ° 驟 其巾該方法還包含步

   第15頁 515999 六、申請專利範圍 回應該連接步驟的結果’其次決定是否應該使用該置 換驅動程式； 回應於決定應否使用該置換驅動程式，連結該界面驅 動程式與該置換驅動程式的進入點；以及 回應於決定應否使用該置換驅動程式，斷接該置換驅 動程式與至少一個實體裝置並重新連接該驅動程式與該^ 少一實體裝置，如此前一動作繼續。 法還包含步 少一個回呼未 6 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中該方 驟： 回應該指示步驟，其次決定是否有 決，以及 回應至少有一回呼未決的決定，拖延誃 步驟直到該至少一回呼已經被處理。 /、連接的 7·如申請專利範圍第丨項的方法， 驟： 八T °亥方法還包含步 回應該指示步 完成，以及 命令需要 ，其次決定是否有至少一 回應該至少一個命令需要處理決 步驟及該連結步驟之前處理該至少一=人，在執行該斷接 8·如申請專利範圍第1項的方法，：V: 驟： /、Τ该方法還包含步 回應該指示步驟，決定該驅動 否已由至少一執行緒進入；以及 J中的進入點常式是 回應於該進入點已經進入的決~ 斷接與連接

   第16頁 …申請專利範圍 的步驟直到該進入點常式已由至少一 ^ 種用來在資料處理系統的系統 衣中驅動程式的電腦程式產品，在該 |妾f少一個實體裝置時，而其中該 提供界面驅動程式的程式碼裝置 提供置換驅動程式的程式碼裝置 提供複製該置換驅動程式到該電 的程式碼裝置； 回應該界面驅動程式接收該驅動 接该驅動程式與至少一個裝置的程式 在該斷接後連接該置換驅動程 置的程式碼裝置。 如申睛專利範圍第9項的電腦程 界面驅動程式中維護該至少一本 程式碼裝置，如此該至少_姑=股忒 該置換驅動程式而沒有任何^斷的控 碼y丄申：而專利乾圍第9項的電腦程 :裝！在界面驅動程式中維護命令及 >一貫體裝置的動作不會中斷。 1 2 ·如申請專利範圍第q 解除連結該界面驅動1的電腦程 碼裝置；以及 動裎式與該驅 回應該解除連結步驟， 驅動程式進入點的程式碼裝^ 了该界 個執行緒結束。 作業期間置換電腦系 驅動程式以作業系統 電腦程式產品包含： 腦系統中記憶體位置 裝置的更新要求，斷 碼裝置；以及 與該至少一個實體裝 式產品’還包含在該 置之目前裝置狀態的 制由該驅動程式傳到 式產品，還包含程式 回應彳宁列，如此該至 式產品’還包含： 動程式進入點的程式 面驅動程式與該置換

   第17頁 515999 六、申請專利範圍 1 3.如申請專利範圍第9項的電腦程式產品，其還包含： 程式碼裝置來回應該連接步驟結果，其次決定是否應 該使用該置換驅動程式； 程式碼裝置來回應於決定應否使用該第二驅動程式， 連結該界面驅動程式與該置換驅動程式的進入點；以及 程式碼裝置來回應於決定應否使用該置換驅動程式， 斷接該置換驅動程式與至少一個裝置並重新連接該驅動程 式與該至少一實體裝置，如此前一動作繼續。 1 4.如申請專利範圍第9項的電腦程式產品，還包含： 程式碼裝置來回應該指示步驟，其次決定是否至少有 一回呼未決；以及 程式碼裝置來回應決定至少一回呼未決，拖延該斷接 與連接的步驟直到該至少一回呼已經被處理。 1 5.如申請專利範圍第9項的電腦程式產品，其還包含： 程式碼裝置來回應該指示步驟，其次決定是否至少有 一命令需要完成；以及 程式碼裝置來回應決定該至少一個命令需要處理，在 執行該斷接步驟及該連接步驟之前處理該至少一命令。 1 6.如申請專利範圍第9項的電腦程式產品，其還包含： 程式碼裝置來回應該指示步驟，、其次決定是否該驅動 程式中進入點常式已由至少一個執行緒進入；以及 程式碼裝置來回應該進入點已被進入的決定，拖延該 斷接與連接的步驟直到該進入點常式由至少一個執行緒結 束。

   515999 ,、、申請專利範圍 ^ fa1 ^ 1 ^ ^ ^ t ϋ ^ =Ψ令έ先時=系統，該驅動程式界接至少一實體裝置與 作U化1中該電腦系統包含： 的記憶體轉t =置用來複製置換驅動種式到該電腦系統中 爭斩只i L己憶體中的界面驅動程式’該界面驅動程式有一 车统乂的二接收已經要求更新該驅動程式的指示，一作業 ,ι± # ϋ妹1 —、占界面，以及驅動釭式端進入點界面來選擇 社選疋的驅動程式，而其中該界面驅動程式解除連 18 °私式並連結該置換驅動程式，以符合該指示。 叙//°„申請專利範圍第17項的電腦系統，其中該界面驅 能^t包含裝置來維護該至少一實體裝置之目前裝置狀 =里該至少一實體裝置的控制可以從該驅動程式傳到 5亥丨置換驅動程式而沒有中斷。 飞寻j 動1』.如申請專利範圍第17項的電腦系統，其中該置換驅 否有：誤換驅動程式起始化時是 錯誤情形的指示重：ί:該：以驅動程式符合指示出 2〇·如申請專利範圍第17項的^^式。 ，式還包含如果已經進入該進糸、j^ 旌式的該解除連結的裝置。 π界面中，拖延該驅動