Linux设备驱动模型

1、Sysfs文件系统

"sysfsis a ram-based filesystem initially based on ramfs. It provides ameans to export kernel data structures, their attributes, and thelinkages between them to userspace.”

Linux2.6内核引入了sysfs文件系统。sysfs被看成是与proc同类别的文件系统。sysfs把连接在系统上的设备和总线组织成分级的文件,使其从用户空间可以访问到。

Sysfs被加载在 /sys/目录下,它的子目录包括:

1）Block:在系统中发现的每个块设备在该目录下对应一个子目录。每个子目录中

又包含一些属性文件,它们描述了这个块设备的各方面属性,如:设备大小。(loop块设备是使用文件来模拟的)

2）Bus:在内核中注册的每条总线在该目录下对应一个子目录,如: ide pci scsi usbpcmcia 其中每个总线目录内又包含两个子目录:devices和drivers ,devices目录包含了在整个系统中发现的属于该总线类型的设备,drivers目录包含了注册到该总线的所有驱动。

3）Class:将设备按照功能进行的分类,如/sys/class/net目录下包含了所有网络接口。

4）Devices:包含系统所有的设备。

5）Kernel:内核中的配置参数

6）Module:系统中所有模块的信息

7）Firmware:系统中的固件

8）Fs:描述系统中的文件系统

9）Power:系统中电源选项

2、K object

实现了基本的面向对象管理机制,是构成Linux2.6设备模型的核心结构。它与sysfs文件系统紧密相连,在内核中注册的每个kobject对象对应sysfs文件系统中的一个目录。类似于C++中的基类,Kobject常被嵌入于其他类型(即:容器)中。如bus,devices,drivers都是典型的容器。这些容器通过kobject连接起来,形成了一个树状结构。

structk object {

constchar

*name;

structlist_head

entry;

structkobject

*parent;//指向父对象

structkset

*kset;

structkobj_type

*ktype;

structsysfs_dirent *sd;

structkref

kref;//对象引用计数

unsignedint state_initialized:1;

unsignedint state_in_sysfs:1;

unsignedint state_add_uevent_sent:1;

unsignedint state_remove_uevent_sent:1;

};

3、Kobject操作

         1）voidkobject_init(struct kobject * kobj)初始化kobject结构

         2）intkobject_add(struct kobject * kobj)将kobject对象注册到Linux系统

         3）intkobject_init_and_add(struct kobject *kobj, struct kobj_type*ktype,struct kobject *parent, const char *fmt, ...)初始化kobject,并将其注册到linux系统

           4）voidkobject_del(struct kobject * kobj)从Linux系统中删除kobject对象

           5）structkobject *kobject_get(struct kobject*kobj)将kobject对象的引用计数加1,同时返回该对象指针。

           6）voidkobject_put(struct kobject *kobj)将kobject对象的引用计数减1,如果引用计数降为0,则调用release方法释放该kobject对象。

4、  Struct kobj_type

Kobject的ktype成员是一个指向kobj_type结构的指针, 该结构中记录了kobject对象的一些属性。

structkobj_type {

void(*release)(struct kobject *kobj);

structsysfs_ops *sysfs_ops;

structattribute **default_attrs;

};

release:用于释放kobject占用的资源,当kobject的引用计数为0时被调用。

5、Struct attribute

structattribute {

char *name; /*属性文件名*/

structmodule * owner;

mode_tmode; /*属性的保护位*/

};

struct attribute (属性):对应于kobject的目录下的一个文件,Name成员就是文件名。

6、Struct sysfs_ops

structsysfs_ops

{

ssize_t(*show)(struct kobject *, struct attribute *,char *);

ssize_t(*store)(struct kobject *,struct attribute *,const char *,

size_t);

};

           1）Show:当用户读属性文件时,该函数被调用,该函数将属性值存入buffer中返回给用户态;

           2）Store:当用户写属性文件时,该函数被调用,用于存储用户传入的属性值。

7、 kobject实例分析

       kobject.c源码

#include <linux/device.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/sysfs.h>
#include <linux/stat.h>
 
MODULE_AUTHOR("David Xie");
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

/*声明release、show、store函数*/

void obj_test_release(struct kobject *kobject);
ssize_t kobj_test_show(struct kobject *kobject, struct attribute *attr,char *buf);
ssize_t kobj_test_store(struct kobject *kobject,struct attribute *attr,const char *buf, size_t count);

/*对应于kobject的目录下的一个文件,Name成员就是文件名*/ 
struct attribute test_attr = {
        .name = "kobj_config",
        .mode = S_IRWXUGO,
};
 
static struct attribute *def_attrs[] = {
        &test_attr,
        NULL,
};
 
/kobject对象的操作
struct sysfs_ops obj_test_sysops =
{
        .show = kobj_test_show,
        .store = kobj_test_store,
};
 
/*定义kobject对象的一些属性及对应的操作*/
struct kobj_type ktype = 
{
        .release = obj_test_release,
        .sysfs_ops=&obj_test_sysops,
        .default_attrs=def_attrs,
};

/*release方法释放该kobject对象*/ 
void obj_test_release(struct kobject *kobject)
{
        printk("eric_test: release .\n");
}

/*当读文件时执行的操作*/
ssize_t kobj_test_show(struct kobject *kobject, struct attribute *attr,char *buf)
{
        printk("have show.\n");
        printk("attrname:%s.\n", attr->name);
        sprintf(buf,"%s\n",attr->name);
        return strlen(attr->name)+2;
}

/*当写文件时执行的操作*/ 
ssize_t kobj_test_store(struct kobject *kobject,struct attribute *attr,const char *buf, size_t count)
{
        printk("havestore\n");
        printk("write: %s\n",buf);
        return count;
}
 
struct kobject kobj;//声明kobject对象
 
static int kobj_test_init(void)
{
        printk("kboject test init.\n");
        kobject_init_and_add(&kobj,&ktype,NULL,"kobject_test");//初始化kobject对象kobj,并将其注册到linux系统
        return 0;
}
 
static void kobj_test_exit(void)
{
        printk("kobject test exit.\n");
        kobject_del(&kobj);
}
 
module_init(kobj_test_init);

module_exit(kobj_test_exit);