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Linux那些事儿之我是Sysfs(2)linux设备底层模型

2014年06月16日 我是Sysfs ⁄ 共 3879字 ⁄ 字号 暂无评论 ⁄ 阅读 99 次

关于linux设备模型网上有一些论述,有些东西我就用了拿来主义,进行了修改和整理。

§1 Kobject
Kobject 是Linux 2.6引入的新的设备管理机制,在内核中由struct kobject表示。通过这个数据结构使所有设备在底层都具有统一的接口,kobject提供基本的对象管理,是构成Linux2.6设备模型的核心结构,它与sysfs文件系统紧密关联,每个在内核中注册的kobject对象都对应于sysfs文件系统中的一个目录。Kobject是组成设备模型的基本结构。类似于C++中的基类,它嵌入于更大的对象的对象中--所谓的容器--用来描述设备模型的组件。如bus,devices, drivers 都是典型的容器。这些容器就是通过kobject连接起来了,形成了一个树状结构。这个树状结构就与/sys向对应。
kobject 结构为一些大的数据结构和子系统提供了基本的对象管理,避免了类似机能的重复实现。这些机能包括
- 对象引用计数.
- 维护对象链表(集合).
- 对象上锁.
- 在用户空间的表示.

Kobject结构定义为:

struct kobject {
char * k name; 指向设备名称的指针
char name[KOBJ NAME LEN]; 设备名称
struct kref kref; 对象引用计数
struct list head entry; 挂接到所在kset中去的单元
struct kobject * parent; 指向父对象的指针
struct kset * kset; 所属kset的指针
struct kobj type * ktype; 指向其对象类型描述符的指针
struct dentry * dentry; sysfs文件系统中与该对象对应的文件节点路径指针
};

其中的kref域表示该对象引用的计数,内核通过kref实现对象引用计数管理,内核提供两个函数kobject_get()、kobject_put()分别用于增加和减少引用计数,当引用计数为0时,所有该对象使用的资源释放。Ktype 域是一个指向kobj type结构的指针,表示该对象的类型。

相关函数

void kobject_init(struct kobject * kobj);//kobject初始化函数。
int kobject_set_name(struct kobject *kobj, const char *format, ...);
//设置指定kobject的名称。
struct kobject *kobject_get(struct kobject *kobj);
//将kobj 对象的引用计数加1,同时返回该对象的指针。
void kobject_put(struct kobject * kobj);
// 将kobj对象的引用计数减1,如果引用计数降为0,则调用kobject release()释放该kobject对象。
int kobject_add(struct kobject * kobj);
//将kobj对象加入Linux设备层次。挂接该kobject对象到kset的list链中,增加父目录各级kobject
//的引用计数,在其parent指向的目录下创建文件节点,并启动该类型内核对象的hotplug函数。
int kobject_register(struct kobject * kobj);
//kobject注册函数。通过调用kobject init()初始化kobj,再调用kobject_add()完成该内核对象
//的注册。
void kobject_del(struct kobject * kobj);//从Linux设备层次(hierarchy)中删除kobj对象。
void kobject_unregister(struct kobject * kobj);
//kobject注销函数。与kobject register()相反,它首先调用kobject del从设备层次中删除该对象,
//再调用kobject put()减少该对象的引用计数,如果引用计数降为0,则释放kobject对象。

§2 Kobj type

struct kobj_type {
void (*release)(struct kobject *);
struct sysfs_ops * sysfs_ops;
struct attribute ** default_attrs;
};

Kobj type数据结构包含三个域:一个release方法用于释放kobject占用的资源;一个sysfs ops指针指向sysfs操作表和一个sysfs文件系统缺省属性列表。Sysfs操作表包括两个函数store()和show()。当用户态读取属性时,show()函数被调用,该函数编码指定属性值存入buffer中返回给用户态;而store()函数用于存储用户态传入的属性值。
attribute

struct attribute {
char * name;
struct module * owner;
mode_t mode;
};

attribute, 属性。它以文件的形式输出到sysfs的目录当中。在kobject对应的目录下面。文件
名就是name。文件读写的方法对应于kobj type中的sysfs ops。
§3. kset
kset最重要的是建立上层(sub-system)和下层的(kobject)的关联性。kobject 也会利用它了分辨自已是属于那一個类型,然後在/sys 下建立正确的目录位置。而kset 的优先权比较高,kobject会利用自已的*kset 找到自已所属的kset,並把*ktype 指定成該kset下的ktype,除非沒有定义kset,才会用ktype來建立关系。Kobject通过kset组织成层次化的结构,kset是具有相同类型的kobject的集合,在内核中用kset数据结构表示,定义为:

struct kset {
struct subsystem * subsys; 所在的subsystem的指针
struct kobj type * ktype; 指向该kset对象类型描述符的指针
struct list head list; 用于连接该kset中所有kobject的链表头
struct kobject kobj; 嵌入的kobject
struct kset hotplug ops * hotplug ops; 指向热插拔操作表的指针
};

包含在kset中的所有kobject被组织成一个双向循环链表,list域正是该链表的头。Ktype域指向一个kobj type结构,被该kset中的所有kobject共享,表示这些对象的类型。Kset数据结构还内嵌了一个kobject对象(由kobj域表示),所有属于这个kset 的kobject对象的parent域均指向这个内嵌的对象。此外,kset还依赖于kobj维护引用计数:kset的引用计数实际上就是内嵌的kobject对象的引用计数。
见图1,kset与kobject的关系图

set_obj

这幅图很经典,她反映了整个kobject的连接情况。

相关函数
与kobject 相似,kset_init()完成指定kset的初始化,kset_get()和kset_put()分别增加和减少kset对象的引用计数。Kset_add()和kset_del()函数分别实现将指定keset对象加入设备层次和从其中删除;kset_register()函数完成kset的注册而kset_unregister()函数则完成kset的注销。

§4 subsystem
如果說kset 是管理kobject 的集合,同理,subsystem 就是管理kset 的集合。它描述系统中某一类设备子系统,如block subsys表示所有的块设备,对应于sysfs文件系统中的block目录。类似的,devices subsys对应于sysfs中的devices目录,描述系统中所有的设备。Subsystem由struct subsystem数据结构描述,定义为:

struct subsystem {
struct kset kset; 内嵌的kset对象
struct rw semaphore rwsem; 互斥访问信号量
};

可以看出,subsystem与kset的区别就是多了一个信号量,所以在后来的代码中,subsystem已经完全被kset取缔了。

每个kset属于某个subsystem,通过设置kset结构中的subsys域指向指定的subsystem可以将一个kset加入到该subsystem。所有挂接到同一subsystem的kset共享同一个rwsem信号量,用于同步访问kset中的链表。
相关函数

subsystem有一组类似的函数,分别是:
void subsystem_init(struct subsystem *subsys);
int subsystem_register(struct subsystem *subsys);
void subsystem_unregister(struct subsystem *subsys);
struct subsystem *subsys_get(struct subsystem *subsys)
void subsys_put(struct subsystem *subsys);

关于那些函数的用法,会在后面的举例中详细讲。这里仅仅是一个介绍。

转自:http://blog.csdn.net/fudan_abc/article/details/1768296

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