linux设备模型

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:kobject,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：#includelinux/device.h#includelinux/module.h#includelinux/kernel.h#includelinux/init.h#includelinux/string.h#includelinux/sysfs.h#includelinux/stat.hMODULE_AUTHOR(ericxiao);MODULE_LICENSE(DualBSD/GPL);voidobj_test_release(structkobject*kobject);ssize_teric_test_show(structkobject*kobject,structattribute*attr,char*buf);ssize_teric_test_store(structkobject*kobject,structattribute*attr,constchar*buf,size_tcount);structattributetest_attr={.name=eric_xiao,.mode=S_IRWXUGO,};staticstructattribute*def_attrs[]={&test_attr,NULL,};structsysfs_opsobj_test_sysops={.show=eric_test_show,.store=eric_test_store,};structkobj_typektype={.release=obj_test_release,.sysfs_ops=&obj_test_sysops,.default_attrs=def_attrs,};voidobj_test_release(structkobject*kobject){printk(eric_test:release.\n);}ssize_teric_test_show(structkobject*kobject,structattribute*attr,char*buf){printk(haveshow.\n);printk(attrname:%s.\n,attr-name);sprintf(buf,%s\n,attr-name);returnstrlen(attr-name)+2;}ssize_teric_test_store(structkobject*kobject,structattribute*attr,constchar*buf,size_tcount){printk(havestore\n);printk(write:%s\n,buf);returncount;}structkobjectkobj;staticintkobject_test_init(){printk(kbojecttestinit.\n);kobject_init_and_add(&kobj,&ktype,NULL,eric_test);return0;}staticintkobject_test_exit(){printk(kobjecttestexit.\n);kobject_del(&kobj);return0;}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：[root@localhosteric_test]#lseric_xiao用cat察看此文件：[root@localhosteric_test]#cateric_xiaoeric_xiao再用echo往里面写点东西；[root@localhosteric_test]#echohelloeric_xiaoDmesg的输出如下：haveshow.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。intkobject_init_and_add(structkobject*kobj,structkobj_type*ktype,structkobject*parent,constchar*fmt,...){va_listargs;intretval;//初始化kobjectkobject_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);returnretval;}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.staticintkobject_add_varg(structkobject*kobj,structkobject*parent,constchar*fmt,va_listvargs){va_listaq;intretval;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_ERRkobject:cannotsetnameproperly!\n);returnretval;}//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returnkobject_add_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：staticintkobject_add_internal(structkobject*kobj){interror=0;structkobject*parent;if(!kobj)return-ENOENT;//如果kobject的名字为空.退出if(!kobj-name||!kobj-name[0]){pr_debug(kobject:(%p):attemptedtoberegisteredwithemptyname!\n,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/*joinksetifset,useitasparentifwedonotalreadyhaveone*/if(kobj-kset){if(!parent)parent=kobject_get(&kobj-kset-kobj);kobj_kset_join(kobj);kobj-parent=parent;}//调试用pr_debug(kobject:'%s'(%p):%s:parent:'%s',set:'%s'\n,kobject_name(kobj),kobj,__FUNCTION__,parent?kobject_name(parent):NULL,kobj-kset?kobject_name(&kobj-kset-kobj):NULL);//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(kobj);kobject_put(parent);kobj-parent=NULL;/*benoisyonerrorissues*/if(error==-EEXIST)printk(KERN_ERR%sfailedfor%swith-EEXIST,don'ttrytoregisterthingswiththesamenameinthesamedirectory.\n,__FUNCTION__,kobject_name(kobj));elseprintk(KERN_ERR%sfailedfor%s(%d)\n,__FUNCTION__,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;returnerror;}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：staticintcreate_dir(structkobject*kobj){interror=0;if(kobject_name(kobj)){//为kobject创建目录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);}}returnerror;}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