linux设备模型深探.docx

1、linux设备模型深探linux设备模型深探时间:2010-09-23 13:25:02来源:网络 作者:未知 点击:452次一：前言Linux设备模型是一个极其复杂的结构体系，在编写驱动程序的时候，通常不会用到这方面的东西，但是。理解这部份内容，对于我们理解linux设备驱动的结构是大有裨益的。我们不但可以在编写程序程序的时候知其然，亦知其所以一：前言Linux设备模型是一个极其复杂的结构体系，在编写驱动程序的时候，通常不会用到这方面的东西，但是。理解这部份内容，对于我们理解linux设备驱动的结构是大有裨益的。我们不但可以在编写程序程序的时候知其然，亦知其所以然。又可以学习到一种极其精致的

2、架构设计方法。由于之前已经详细分析了sysfs文件系统。所以本节的讨论主要集中在设备模型的底层实现上。上层的接口，如pci.,usb ,网络设备都可以看成是底层的封装。二：kobject ,kset和ktypeKobject,kset,kypte这三个结构是设备模型中的下层架构。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： 如上图所示：我们知道。在sysfs中每一个目录都对应一个kobject.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

3、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.经过上面的分析，我们大概了解了kobject.kset与ktype的大概架设与相互之间的关系。下面我们从linux源代码中的分析来详细研究他们的操作。 三:kob

4、ject,kset和ktype的操作为了说明kobject的操作，先写一个测试模块，代码如下：#include #include #include #include #include #include #include MODULE_AUTHOR(eric xiao);MODULE_LICENSE(Dual BSD/GPL); void obj_test_release(struct kobject *kobject);ssize_t eric_test_show(struct kobject *kobject, struct attribute *attr,char *buf);ssize_

5、t eric_test_store(struct kobject *kobject,struct attribute *attr,const char *buf, size_t count); struct attribute test_attr = .name = eric_xiao, .mode = S_IRWXUGO,; static struct attribute *def_attrs = &test_attr, NULL,; struct sysfs_ops obj_test_sysops = .show = eric_test_show, .store = eric_test_s

6、tore,; struct kobj_type ktype = .release = obj_test_release, .sysfs_ops=&obj_test_sysops, .default_attrs=def_attrs,; void obj_test_release(struct kobject *kobject) printk(eric_test: release . ); ssize_t eric_test_show(struct kobject *kobject, struct attribute *attr,char *buf) printk(have show. ); pr

7、intk(attrname:%s. , attr-name); sprintf(buf,%s ,attr-name); return strlen(attr-name)+2; ssize_t eric_test_store(struct kobject *kobject,struct attribute *attr,const char *buf, size_t count) printk(havestore ); printk(write: %s ,buf); return count; struct kobject kobj;static int kobject_test_init() p

8、rintk(kboject test init. ); kobject_init_and_add(&kobj,&ktype,NULL,eric_test); return 0; static int kobject_test_exit() printk(kobject test exit. ); kobject_del(&kobj); return 0; module_init(kobject_test_init);module_exit(kobject_test_exit); 加载模块之后，会发现，在/sys下多了一个eric_test目录。该目录下有一个叫eric_xiao的文件。如下所示

9、：rootlocalhost eric_test# lseric_xiao用cat察看此文件：rootlocalhost eric_test# cat eric_xiao eric_xiao再用echo往里面写点东西；rootlocalhost eric_test# echo hello eric_xiaoDmesg的输出如下： have show.attrname:eric_xiao.havestorewrite: hello 如上所示。我们看到了kobject的大概建立过程.我们来看一下kobject_init_and_add()的实现。在这个函数里，包含了对kobject的大部份操作。i

10、nt kobject_init_and_add(struct kobject *kobj, struct kobj_type *ktype, struct kobject *parent, const char *fmt, .) va_list args; int retval; /初始化kobject kobject_init(kobj, ktype); va_start(args, fmt); /为kobjcet设置名称，在sysfs中建立相关信息 retval = kobject_add_varg(kobj, parent, fmt, args); va_end(args); retur

11、n retval;上面的流程主要分为两部份。一部份是kobject的初始化。在这一部份，它将kobject与给定的ktype关联起来。初始化kobject中的各项结构。另一部份是kobject的名称设置。空间层次关系的设置，具体表现在sysfs文件系统中.对于第一部份，代码比较简单，这里不再赘述。跟踪第二部份，也就是kobject_add_varg()的实现. static int kobject_add_varg(struct kobject *kobj, struct kobject *parent, const char *fmt, va_list vargs) va_list aq;

12、int retval; va_copy(aq, vargs); /设置kobject的名字。即kobject的name成员 retval = kobject_set_name_vargs(kobj, fmt, aq); va_end(aq); if (retval) printk(KERN_ERR kobject: can not set name properly! ); return retval; /设置kobject的parent。在上面的例子中，我们没有给它指定父结点 kobj-parent = parent; /在sysfs中添加kobjcet信息 return kobject_a

13、dd_internal(kobj);设置好kobject-name后，转入kobject_add_internal()。在sysfs中创建空间结构.代码如下：static int kobject_add_internal(struct kobject *kobj) int error = 0; struct kobject *parent; if (!kobj) return -ENOENT; /如果kobject的名字为空.退出 if (!kobj-name | !kobj-name0) pr_debug(kobject: (%p): attempted to be registered w

14、ith empty name! , kobj); WARN_ON(1); return -EINVAL; /取kobject的父结点 parent = kobject_get(kobj-parent); /如果kobject的父结点没有指定，就将kset-kobject做为它的父结点 /* join kset if set, use it as parent if we do not already have one */ if (kobj-kset) if (!parent) parent = kobject_get(&kobj-kset-kobj); kobj_kset_join(kobj

15、); kobj-parent = parent; /调试用 pr_debug(kobject: %s (%p): %s: parent: %s, set: %s , kobject_name(kobj), kobj, _FUNCTION_, parent ? kobject_name(parent) : , kobj-kset ? kobject_name(&kobj-kset-kobj) : ); /在sysfs中创建kobject的相关元素 error = create_dir(kobj); if (error) /v如果创建失败。减少相关的引用计数 kobj_kset_leave(kob

16、j); kobject_put(parent); kobj-parent = NULL; /* be noisy on error issues */ if (error = -EEXIST) printk(KERN_ERR %s failed for %s with -EEXIST, dont try to register things with the same name in the same directory. , _FUNCTION_, kobject_name(kobj); else printk(KERN_ERR %s failed for %s (%d) , _FUNCTI

17、ON_, kobject_name(kobj), error); dump_stack(); else /如果创建成功。将state_in_sysfs建为1。表示该object已经在sysfs中了 kobj-state_in_sysfs = 1; return error;这段代码比较简单，它主要完成kobject父结点的判断和选定，然后再调用create_dir（）在sysfs创建相关信息。该函数代码如下：static int create_dir(struct kobject *kobj) int error = 0; if (kobject_name(kobj) /为kobject创建目

18、录 error = sysfs_create_dir(kobj); if (!error) /为kobject-ktype中的属性创建文件 error = populate_dir(kobj); if (error) sysfs_remove_dir(kobj); return error;我们在上面的示例中看到的/sys下的eric_test目录，以及该目录下面的eric_xiao的这个文件就是这里被创建的。我们先看一下kobject所表示的目录创建过程。这是在sysfs_create_dir()中完成的。代码如下：int sysfs_create_dir(struct kobject *

19、kobj) struct sysfs_dirent *parent_sd, *sd; int error = 0; BUG_ON(!kobj); /*如果kobject的parnet存在。就在目录点的目录下创建这个目录。如果没有父结点不存在，就在/sys下面创建结点。在上面的流程中，我们可能并没有为其指定父结点，也没有为其指定kset。*/ if (kobj-parent) parent_sd = kobj-parent-sd; else parent_sd = &sysfs_root; /在sysfs中创建目录 error = create_dir(kobj, parent_sd, kobj

20、ect_name(kobj), &sd); if (!error) kobj-sd = sd; return error;在这里，我们就要联系之前分析过的sysfs文件系统的研究了。如果不太清楚的，可以在找到那篇文章仔细的研读一下。create_dir（）就是在sysfs中创建目录的接口，在之前已经详细分析过了。这里不再讲述。接着看为kobject-ktype中的属性创建文件。这是在populate_dir（）中完成的。代码如下：static int populate_dir(struct kobject *kobj) struct kobj_type *t = get_ktype(kobj)

21、; struct attribute *attr; int error = 0; int i; if (t & t-default_attrs) for (i = 0; (attr = t-default_attrsi) != NULL; i+) error = sysfs_create_file(kobj, attr); if (error) break; return error;这段代码比较简单。它遍历ktype中的属性。然后为其建立文件。请注意：文件的操作最后都会回溯到ktype-sysfs_ops的show和store这两个函数中. Kobject的创建已经分析完了，接着分析怎么将一

22、个kobject注销掉。注意过程是在kobject_del()中完成的。代码如下：void kobject_del(struct kobject *kobj) if (!kobj) return; sysfs_remove_dir(kobj); kobj-state_in_sysfs = 0; kobj_kset_leave(kobj); kobject_put(kobj-parent); kobj-parent = NULL;该函数会将在sysfs中的kobject对应的目录删除。请注意，属性文件是建立在这个目录下面的。只需要将这个目录删除。属性文件也随之删除。是后，减少相关的引用计数，如果

23、kobject的引用计数为零。则将其所占空间释放. Kset的操作与kobject类似,因为kset中内嵌了一个kobject结构,所以,大部份操作都是集中在kset-kobject上.具体分析一下kset_create_and_add()这个接口,类似上面分析的kobject接口,这个接口也包括了kset的大部分操作.代码如下:struct kset *kset_create_and_add(const char *name, struct kset_uevent_ops *uevent_ops, struct kobject *parent_kobj) struct kset *kset;

24、 int error; /创建一个kset kset = kset_create(name, uevent_ops, parent_kobj); if (!kset) return NULL; /注册kset error = kset_register(kset); if (error) /如果注册失败,释放kset kfree(kset); return NULL; return kset;Kset_create()用来创建一个struct kset结构.代码如下:static struct kset *kset_create(const char *name, struct kset_ue

25、vent_ops *uevent_ops, struct kobject *parent_kobj) struct kset *kset; kset = kzalloc(sizeof(*kset), GFP_KERNEL); if (!kset) return NULL; kobject_set_name(&kset-kobj, name); kset-uevent_ops = uevent_ops; kset-kobj.parent = parent_kobj; kset-kobj.ktype = &kset_ktype; kset-kobj.kset = NULL; return kset

26、;我们注意,在这里创建kset时.为其内嵌的kobject指定其ktype结构为kset_ktype.这个结构的定义如下:static struct kobj_type kset_ktype = .sysfs_ops = &kobj_sysfs_ops, .release = kset_release,;属性文件的读写操作全部都包含在sysfs_ops成员里.kobj_sysfs_ops的定义如下:struct sysfs_ops kobj_sysfs_ops = .show = kobj_attr_show, .store = kobj_attr_store,;Show,store成员对应的

27、函数代码如下所示:static ssize_t kobj_attr_show(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, char *buf) struct kobj_attribute *kattr; ssize_t ret = -EIO; kattr = container_of(attr, struct kobj_attribute, attr); if (kattr-show) ret = kattr-show(kobj, kattr, buf); return ret; static ssize_t kobj_attr_store(st

28、ruct kobject *kobj, struct attribute *attr, const char *buf, size_t count) struct kobj_attribute *kattr; ssize_t ret = -EIO; kattr = container_of(attr, struct kobj_attribute, attr); if (kattr-store) ret = kattr-store(kobj, kattr, buf, count); return ret;从上面的代码看以看出.会将struct attribute结构转换为struct kobj_

29、attribte结构.也就是说struct kobj_attribte内嵌了一个struct attribute.实际上,这是和宏_ATTR配合在一起使用的.经常用于group中.在这里并不打算研究group.原理都是一样的.这里列出来只是做个说明而已.创建好了kset之后,会调用kset_register().这个函数就是kset操作的核心代码了.如下:int kset_register(struct kset *k) int err; if (!k) return -EINVAL; kset_init(k); err = kobject_add_internal(&k-kobj); if (err) return err; kobject_uevent(&k-kobj, KOBJ_ADD); return 0;在kset_init()里会初始化kset中的其它字段.然后调用kobject_add_internal()为其内嵌的kobject结构建立空间层次结构.之后因为添加了kset.会产生一个事件.这个事件是通过用户空间的hotplug程序处理的.这就是kset明显不同于ko