linux中设备驱动程序模型,Linux设备模型1 - Linux设备驱动程序学习笔记_Linux编程

extern int __must_check kobject_init_and_add(struct kobject *kobj,

struct kobj_type *ktype,

struct kobject *parent,

const char *fmt, ...);

这样的函数,所以请根据你使用的内核版本自己研究了.

kset 在一个标准的内核链表中保存了它的子节点，在大部分情况下, 被包含的 kobjects 在它们的 parent 成员中保存指向 kset内嵌的 kobject的指针，关系如下：

图表中所有被包含的 kobjects 实际上被嵌入在一些其他类型中, 甚至可能是其他的 kset。

kset 上的操作

ksets 有类似于kobjects初始化和设置接口:void kset_init(struct kset *kset);

int kset_add(struct kset *kset);

int kset_register(struct kset *kset);

void kset_unregister(struct kset *kset);

/*管理 ksets 的引用计数:*/

struct kset *kset_get(struct kset *kset);

void kset_put(struct kset *kset);

/* kset 也有一个名字,存储于嵌入的 kobject,因此设置它的名字用:*/

kobject_set_name(&my_set->kobj, "The name");

ksets 还有一个指针指向 kobj_type 结构来描述它包含的 kobject，这个类型优先于 kobject 自身中的 ktype 。因此在典型的应用中, 在 struct kobject 中的 ktype 成员被设为 NULL, 而 kset 中的ktype是实际被使用的。

在新的内核里， kset 不再包含一个子系统指针struct subsystem * subsys，而且subsystem已经被kset取代。

子系统

子系统是对整个内核中一些高级部分的表述。子系统通常(但不一定)出现在 sysfs分层结构中的顶层，内核子系统包括 block_subsys(/sys/block 块设备)、 devices_subsys(/sys/devices 核心设备层)以及内核已知的用于各种总线的特定子系统。

对于新的内核已经不再有subsystem数据结构了，用kset代替了。每个 kset 必须属于一个子系统，子系统成员帮助内核在分层结构中定位 kset 。

/*子系统通常用以下的宏声明:*/

decl_subsys(name, struct kobj_type *type, struct kset_uevent_ops * uevent_ops);

/*子系统的操作函数:*/

void subsystem_init(struct kset *s);

int subsystem_register(struct kset *s);

void subsystem_unregister(struct kset *s);

struct subsystem *subsys_get(struct kset *s)

void subsys_put(struct kset *s);

/*这些函数基本上是kset操作函数的包装，以实现子系统的操作*/

在新的内核里连以上的subsystem的函数都已经被取消了,完全被kset取代了。其原因可能是因为原来的subsystem的函数根本就是kset函数的简单包装，而在Linux世界里简单就是美，多余的东西被剔出了。

底层sysfs操作

kobject 是在 sysfs 虚拟文件系统后的机制。对每个在 sysfs 中的目录, 在内核中都会有一个 kobject 与之对应。每个 kobject 都输出一个或多个属性, 它在 kobject 的 sysfs 目录中以文件的形式出现, 其中的内容由内核产生。包含 sysfs 的工作代码。

在 sysfs 中创建kobject的入口是kobject_add的工作的一部分，只要调用 kobject_add 就会在sysfs 中显示，还有些知识值得记住:

(1)kobjects 的 sysfs 入口始终为目录, kobject_add 的调用将在sysfs 中创建一个目录，这个目录包含一个或多个属性(文件)；

(2)分配给 kobject 的名字( 用 kobject_set_name ) 是 sysfs 中的目录名，出现在 sysfs 层次的相同部分的 kobjects 必须有唯一的名字. 分配给 kobjects 的名字也应当是合法的文件名字: 它们不能包含非法字符(如：斜线)且不推荐使用空白。

(3)sysfs 入口位置对应 kobject 的 parent 指针。若 parent 是 NULL ，则它被设置为嵌入到新 kobject 的 kset 中的 kobject；若 parent 和 kset 都是 NULL, 则sysfs 入口目录在顶层，通常不推荐。

默认属性

当创建kobject 时, 每个 kobject 都被给定一系列默认属性。这些属性保存在 kobj_type 结构中:struct kobj_type {

void (*release)(struct kobject *);

struct sysfs_ops *sysfs_ops;/*提供实现��下属性的方法*/

struct attribute **default_attrs; /*用于保存类型属性列表(指针的指针) */

};

struct attribute {

char *name;/*属性的名字( 在 kobject 的 sysfs 目录中显示)*/

struct module *owner;/*指向模块的指针(如果有), 此模块负责实现这个属性*/

mode_t mode; /*属性的保护位,modes 的宏定义在 :例如S_IRUGO 为只读属性等等*/

}; /*default_attrs 列表中的最后一个元素必须用 0 填充*/

sysfs 读写这些属性是由 kobj_type->sysfs_ops 成员中的函数完成的:struct sysfs_ops {

ssize_t (*show)(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, char *buffer);

ssize_t (*store)(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, const char *buffer, size_t size);

};

当用户空间读取一个属性时，内核会使用指向 kobject 的指针(kobj)和正确的属性结构(*attr)来调用show 方法，该方法将给定属性值编码进缓冲(buffer)(注意不要越界( PAGE_SIZE 字节))，并返回实际数据长度。sysfs 的约定要求每个属性应当包含一个单个人眼可读值; 若返回大量信息,需将它分为多个属性.

也可对所有 kobject 关联的属性使用同一个 show 方法，用传递到函数的 attr 指针来判断所请求的属性。有的 show 方法包含对属性名字的检查。有的show 方法会将属性结构嵌入另一个结构, 这个结构包含需要返回属性值的信息，这时可用container_of 获得上层结构的指针以返回属性值的信息。

store 方法将存在缓冲(buffer)的数据( size 为数据的长度，不能超过 PAGE_SIZE )解码并保存新值到属性(*attr), 返回实际解码的字节数。store 方法只在拥有属性的写权限时才能被调用。此时注意：接收来自用户空间的数据一定要验证其合法性。如果到数据不匹配, 返回一个负的错误值。非默认属性

虽然 kobject 类型的 default_attrs 成员描述了所有的 kobject 会拥有的属性，倘若想添加新属性到 kobject 的 sysfs 目录属性只需简单地填充一个attribute结构并传递到以下函数:int sysfs_create_file(struct kobject *kobj, struct attribute *attr);

/*若成功，文件以attribute结构中的名字创建并返回 0; 否则, 返回负错误码*/

/*注意：内核会调用相同的 show() 和 store() 函数来实现对新属性的操作，所以在添加一个新非默认属性前，应采取必要的步骤确保这些函数知道如何实现这个属性*/

若要删除属性，调用:int sysfs_remove_file(struct kobject *kobj, struct attribute *attr);

/*调用后, 这个属性不再出现在 kobject 的 sysfs 入口。若一个用户空间进程可能有一个打开的那个属性的文件描述符，在这个属性已经被删除后，show 和 store 仍然可能被调用*/

二进制属性

sysfs 通常要求所有属性都只包含一个可读文本格式的值，很少需要创建能够处理大量二进制数据的属性。但当在用户空间和设备间传递不可改变的数据时(如上传固件到设备)就需要这个特性。二进制属性使用一个 bin_attribute 结构来描述:struct bin_attribute {

struct attribute attr;/*属性结构体*/

size_t size;/*这个二进制属性的最大大小(若无最大值则为0)*/

void *private;

ssize_t (*read)(struct kobject *, char *, loff_t, size_t);

ssize_t (*write)(struct kobject *, char *, loff_t, size_t);

/*read 和 write 方法类似字符驱动的读写方法;，在一次加载中可被多次调用,每次调用最大操作一页数据，且必须能以其他方式判断操作数据的末尾*/

int (*mmap)(struct kobject *, struct bin_attribute *attr,

struct vm_area_struct *vma);

};

/*二进制属性必须显式创建，不能以默认属性被创建，创建一个二进制属性调用:*/

int sysfs_create_bin_file(struct kobject *kobj, struct bin_attribute *attr);

/*删除二进制属性调用:*/

int sysfs_remove_bin_file(struct kobject *kobj, struct bin_attribute *attr);

符号链接

sysfs 文件系统具有树型结构, 反映 kobject之间的组织层次关系。为了表示驱动程序和所管理的设备间的关系，需要额外的指针，其在 sysfs 中通过符号链接实现。/*在 sysfs 创建一个符号链接:*/

int sysfs_create_link(struct kobject *kobj, struct kobject *target, char *name);

/*函数创建一个链接(name)指向target的 sysfs 入口作为 kobj 的一个属性，是一个相对连接，与它在sysfs 系统中的位置无关*/

/*删除符号连接调用:*/

void sysfs_remove_link(struct kobject *kobj, char *name);

热插拔事件产生

一个热插拔事件是一个从内核空间发送到用户空间的通知, 表明系统配置已经改变. 无论 kobject 被创建或删除，都会产生这种事件。热插拔事件会导致对 /sbin/hotplug 的调用, 它通过加载驱动程序, 创建设备节点, 挂载分区或其他正确动作响应事件。

热插拔事件的实际控制是通过一套存储于 kset_uevent_ops (《LDD3》中介绍的struct kset_hotplug_ops * hotplug_ops;在2.6.22.2中已经被kset_uevent_ops 结构体替换)结构的方法完成：struct kset_uevent_ops {

int (*filter)(struct kset *kset, struct kobject *kobj);

const char *(*name)(struct kset *kset, struct kobject *kobj);

int (*uevent)(struct kset *kset, struct kobject *kobj, char **envp,

int num_envp, char *buffer, int buffer_size);

};

可以在 kset 结构的uevent_ops 成员中找到指向kset_uevent_ops结构的指针。

若在 kobject 中不包含指定的 kset , 内核将通过 parent 指针在分层结构中进行搜索，直到发现一个包含有kset的 kobject ; 接着使用这个 kset 的热插拔操作。

kset_uevent_ops 结构中的三个方法作用如下：

(1) filter 函数让 kset 代码决定是否将事件传递给用户空间。如果 filter 返回 0,将不产生事件。以磁盘的 filter 函数为例，它只允许kobject产生磁盘和分区的事件，源码如下:

static int block_hotplug_filter(struct kset *kset, struct kobject *kobj)

{

struct kobj_type *ktype = get_ktype(kobj);