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linux 设备模型简介
设备模型概述(1)
Linux ,提出了一个设备模型来管理所有的设备。在物理上,外设之间是有一种层次关系的,比如把一个U盘插到笔记本上,实际上这个U盘是接在一个USB Hub上,USB Hub又是接在USB Host Controller (EHCI)上,最终EHCI又是一个挂在PCI Bus上的设备。这里的一个层次关系是:PCI->EHCI->USB Hub->USB Disk。如果操作系统要进入休眠状态,首先要逐层通知所有的外设进入休眠模式,然后整个系统才可以休眠。因此,需要有一个树状的结构可以把所有的外设组织起来。这就是最初建立Linux设备模型的目的。
设备模型概述(2)
Linux设备模型给我们带来的便利远不止如此。既然已经建立了一个组织所有设备和驱动的树状结构,用户就可以通过这棵树去遍历所有的设备,建立设备和驱动程序之间的联系,根据类型不同也可以对设备进行归类,这样就可以更清晰的去“看”这颗枝繁叶茂的大树。另外,Linux驱动模型把很多设备共有的一些操作抽象出来,大大减少了重复造轮子的可能。同时Linux设备模型提供了一些辅助的机制,比如引用计数,让开发者可以安全高效的开发驱动程序。达成了以上这些好处之后,我们还得到了一个非常方便的副产品,这就是sysfs----一个虚拟的文件系统。sysfs给用户提供了一个从用户空间去访问内核设备的方法,它在Linux里的路径是/sys。这个目录并不是存储在硬盘上的真实的文件系统,只有在系统启动之后才会建起来
sysfs文件系统
sysfs文件系统是一个类似于proc文件系统的特殊文件系统,用于将系统中的设备组织成层次结构,并向用户模式程序提供详细的内核数据结构信息,从而时用户空间程序可以设置内核属性
Linux 统一设备模型又是以两种基本数据结构进行树型和链表型结构组织的:
kobject与kset
内核kobject(1)
sysfs是内核提供给用户的一个设备层次结构的视图,而内核设备层次构建的最基本单元就是kobject
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sysfs向对应。
内核kobject(2)
kobject主要提供三方面功能:
1) 引用计数
2) sysfs表示:每个在内核中注册的kobject都对应于sysfs文件系统的一个目录,目录下的文件代表kobject的属性
3) 设备热插拔
内核kobject(3)
struct kobject {
const char *name;//名称
struct list_head entry;//同类kobjects的链表
struct kobject *parent;//父对象
struct kset *kset;//所属集合
struct kobj_type *ktype;//对象类型
struct sysfs_dirent *sd;//sysfs文件系统中与该对象对应的文件节点路径指针
struct kref kref;//引用计数
unsigned int state_initialized:1;
unsigned int state_in_sysfs:1;
unsigned int state_add_uevent_sent:1;
unsigned int state_remove_uevent_sent:1;
unsigned int uevent_suppress:1;
};
内核kobject(4)
每个kobject都会有一个属性kobj_type
struct kobj_type
{
void (*release)(struct kobject *kobj); //释放kobject和其他占用资源的函数
struct sysfs_ops *sysfs_ops; //操作属性的方法
struct attribute **default_attrs; //属性数组
};

struct attribute
{
const char *name; //属性的名称
struct module *owner; //只用拥有该属性的模块,已经不常使用
mode_t mode; //属性读写权限
};
struct sysfs_ops
{
ssize_t (*show)(struct kobject *,struct attribute *,char *); //读属性操作函数
s