linux设备驱动模型之Kobject、kobj_type、kset【转】
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学习中platform平台驱动中,慢慢发现底层有一个叫做Linux设备驱动模型的东西。发现是它是底层驱动重要的组织结构,现在针对设备驱动模型进行分析。从而加深对整个设备驱动注册的理解。
用户空间程序通过sysfs虚拟文件系统访问设备的相关信息。这些信息被组织成层次结构,用sysfs虚拟文件系统来表示,用户通过对sysfs的操作,就可以控制设备或者读取设备的信息。
一、sysfs文件系统简介:
1、sysfs概述
sysfs文件系统是内核对象(kobject)、属性(kobj_type)、及它们相互关系的一种表现。
sysfs非常重要的特征:用户可以从sysfs中读出内核数据,也可以将用户数据写入内核。
2、内核结构与sysfs对应关系:
kobject -->目录
kobj_type-->属性文件
3、特点
sysfs文件系统只存在于内存中,动态的表示内核数据结构。设备启动时,设备驱动模型会注册kobject对象,并在sysfs文件系统中产生sys下目录文件。
如
sys/bus:下列出了注册到系统中的总线,如USB总线、platform总线。
sys/class:注册到内核中的设备类,如声音类(sound)、输入类(input)。
二、核心数据结构
模型中的每一个元素都对应一个kobject.
kset和ktype可以看成是kobject在层次结构与属性结构方面的扩充。将三者之间的关系用图的方示描述如下:
这些kobject都有自己的parent。在没有指定parent的情况下,都会指向它所属的kset->object。
其次,kset也内嵌了kobject.这个kobject又可以指它上一级的parent。就这样。构成了一个空间上面的层次关系。
其实,每个对象都有属性。例如,电源管理,执插拨事性管理等等。
因为大部份的同类设备都有相同的属性,因此将这个属性隔离开来,存放在ktype中。
这样就可以灵活的管理了.记得在分析sysfs的时候。
对于sysfs中的普通文件读写操作都是由kobject->ktype->sysfs_ops来完成的.
1、kobject结构体
kobject组成设备驱动模型的基本结构。
sysfs中,设备用树形结构来表示,树形结构每一个目录对应一个kobject对象(目录组织结构和名字等信息)
- struct kobject {
- const char *name; kobject的名称,显示在sysfs文件系统中,作为一个目录的名字。
- struct list_head entry; 链接下一个kobject结构
- struct kobject *parent; 指向父kobject结构体
- struct kset *kset; 指向所属的kest集合
- struct kobj_type *ktype; 指向kobject的属性文件,每个对象都有属性
- 将属性单独组织成数据结构kobj_type存放在ktype中
- 对于sysfs中的普通文件读写操作都是由kobject->ktype->sysfs_ops来完成的
- struct sysfs_dirent *sd; 对应sysfs的文件目录
- struct kref kref; kobject的引用计数
- unsigned int state_initialized:1; 初始化状态
- unsigned int state_in_sysfs:1; 是否已经加入到sysfs中
- unsigned int state_add_uevent_sent:1;
- unsigned int state_remove_uevent_sent:1;
- unsigned int uevent_suppress:1;
- };
在内核中,没有用kobject直接定义的变量,kobject只是作为一个抽象的基类而存在。一般都是将kobject嵌入到另一个结构,这个结构就可以看做是kobject的一个子类。而kobject的子类会比较关心kobject的属性和方法。
内核里的设备之间是以树状形式组织的,在这种组织架构里比较靠上层的节点可以看作是下层节点的父节点,
反映到sysfs里就是上级目录和下级目录之间的关系,在内核里,正是kobject帮助我们实现这种父子关系。
kobject的成员:
name表示的是kobject在sysfs中的名字;
指针parent用来指向kobject的父对象;
Kref大家应该比较熟悉了,kobject通过它来实现引用计数;
Kset指针用来指向这个kobject所属的kset;
对于ktype用来描述kobject的类型信息。
kobject的作用:
(1)kobject始终代表sysfs文件系统中的一个目录,name成员指定了目录名,不是文件。
(2)parent成员指定了kobject在sysfs中的目录,从而形成一个树形结构。
(3)ktype是kobject的属性,属性用文件来表示,放在kobject对应目录下。
2、设备属性kobj_type
每个kobject对象都有一些属性,这些属性由kobj_type表示,kobject中有指向kobj_type的指针,属性用文件来表示。
- struct kobj_type {
- void (*release)(struct kobject *kobj); 释放kobject和其占用资源的函数
- const struct sysfs_ops *sysfs_ops; 操作下一个属性数组的方法
- struct attribute **default_attrs; 属性数组
- const struct kobj_ns_type_operations *(*child_ns_type)(struct kobject *kobj);
- const void *(*namespace)(struct kobject *kobj);
- };
kobj_type的default_attrs成员保存了属性数组,每个kobject对象可以一个或多个属性,属性的定义如下:
- struct attribute {
- const char *name; 属性的名称,对应目录下一个文件的名字
- umode_t mode; 属性的读写权限
- #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
- struct lock_class_key *key;
- struct lock_class_key skey;
- #endif
- };
kobj_type的default_attrs数组表明了kobject有哪些属性,但是没有说明如何操作这些属性,这个任务由kobj_type的
sysfs_ops->sysfs_ops来完成
- struct sysfs_ops {
- ssize_t (*show)(struct kobject *, struct attribute *,char *); 读属性操作函数
- ssize_t (*store)(struct kobject *,struct attribute *,const char *, size_t); 写属性操作函数
- const void *(*namespace)(struct kobject *, const struct attribute *);
- };
kobject:要读写的kobject指针,attribute:要读写的属性。
3.kset结构体
之前说kobject对应文件系统/sys里的一个目录,kset中包含kobject结构体,所以kset也对应于/sys里的一个目录。
简单来说,kset 与 kobj 都是目录,既然是目录,那么在就是一个树状结构,每一个目录都将有一个父节点,
在kset中使用kset.kobj->parent 指定
在kboject中使用 kobj->parent 指定
显然,整个树状目录结构,都是通过kobj来构建的,只不过有些kobj嵌在Kset里,分析目录结构时把kset当成一个普通的kobj会好理解很多。
kobject通过kset组织成层次化的结构,kset是具有相同类型的kobject集合。像驱动程序放在/sys/drivers目录下一样,目录drivers是一个kset对象,包含系统中驱动程序对应的目录,驱动程序的目录有kboject表示。内核将相似的kboject结构连接在kset集合中。
- struct kset {
- struct list_head list;
- spinlock_t list_lock;
- struct kobject kobj;
- const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;
- };
kobject与kset对应关系:
目前的简单理解:
linux存在一个虚拟文件系统/sysfs,内核启动挂接文件系统后会将sysfs文件系统挂接到/sys下。内核启动时会初始化并注册一些总线、设备,这些总线、设备等会在sys下创建目录,来存储,如/sys/bus/platform 下存储了平台设备信息。如何组织管理设备,并创建目录呢,通过设备驱动模型的几个重要结构体:Kobject、kobj_type、kset来组织和管理目录及文件结构。
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