首页 > 编程知识 正文

linux设备驱动详解pdf,任务驱动法

时间:2023-05-05 12:16:08 阅读:275392 作者:3716

前文我们知道了/sys是包含内核和驱动的实施信息的,用户可以通过 /sys 这个接口,用户通过这个接口可以一览内核设备的全貌。本文将从Linux内核的角度来看一看这个设备模型是如何构建的。

1、kobject 结构
在Linux内核里,kobject是组成Linux设备模型的基础,一个kobject对应sysfs里的一个目录。从面向对象的角度来说,kobject可以看作是所有设备对象的基类,因为C语言并没有面向对象的语法,所以一般是把kobject内嵌到其他结构体里来实现类似的作用,这里的其他结构体可以看作是kobject的派生类。Kobject为Linux设备模型提供了很多有用的功能,比如引用计数,接口抽象,父子关系等等。引用计数本质上就是利用kref实现的。

另外,Linux设备模型还有一个重要的数据结构kset。Kset本身也是一个kobject,所以它在sysfs里同样表现为一个目录,但它和kobject的不同之处在于kset可以看作是一个容器,如果你把它类比为C++里的容器类如list也无不可。Kset之所以能作为容器来使用,其内部正是内嵌了一个双向链表结构struct list_head。

struct kobject { const char *name; struct list_head entry; struct kobject *parent; struct kset *kset; struct kobj_type *ktype; struct sysfs_dirent *sd; struct kref kref; 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; 内核里的设备之间是以树状形式组织的,在这种组织架构里比较靠上层的节点可以看作是下层节点的父节点,反映到sysfs里就是上级目录和下级目录之间的关系,在内核里,正是kobject帮助我们实现这种父子关系。在kobject的定义里,name表示的是kobject在sysfs中的名字;指针parent用来指向kobject的父对象;Kref大家应该比较熟悉了,kobject通过它来实现引用计数;Kset指针用来指向这个kobject所属的kset,下文会再详细描述kset的用法;对于ktype,如果只是望文生义的话,应该是用来描述kobject的类型信息。Ktype的定义如下: struct kobj_type { void (*release)(struct kobject *kobj); const struct sysfs_ops *sysfs_ops; struct attribute **default_attrs; 函数指针release是给kref使用的,当引用计数为0这个指针指向的函数会被调用来释放内存。sysfs_ops和attribute是做什么用的呢?前文里提到,一个kobject对应sysfs里的一个目录,而目录下的文件就是由sysfs_ops和attribute来实现的,其中,attribute定义了kobject的属性,在sysfs里对应一个文件,sysfs_ops用来定义读写这个文件的方法。Ktype里的attribute是默认的属性,另外也可以使用更加灵活的手段

1.1 kobject 自我总结
kobject是组成Linux设备模型的基础,一个kobject对应sysfs里的一个目录。其实它存在的意义在于把高级对象连接到设备模型上,所以kobject 被嵌入到其他结构中。kobject 可被看作一个最顶层的基类,其他类都它的派生产物。 kobject 实现了一系列方法,对自身并没有特殊作用,而对其他对象却非常有效。。初始它只被作为一个简单的引用计数, 但随时间的推移,其任务越来越多。现在kobject 所处理的任务和支持代码包括 : 对象的引用计数 :跟踪对象生命周期的一种方法是使用引用计数。当没有内核代码持有该对象的引用时, 该对象将结束自己的有效生命期并可被删除。

2、kset
在这个实作中,我们建立了两个对象obj1和obj2,obj1是obj2的父对象,如果推广开来,obj1可以有更多的子对象。在Linux内核中,这种架构方式其实并无太大的实际价值,有限的用处之一是在sysfs里创建子目录(Linux内核里有这种用法,这种情况下,直接调用内核提供的kobject_create来实现,不需要自定义数据结构并内嵌kobject),而且,创建子目录也是有其他的办法的。我们知道,Linux设备模型最初的目的是为了方便电源管理,这就需要从上到下的遍历,在这种架构里,通过obj1并无法访问其所有的子对象。这个实作最大的意义在于可以让我们比较清晰的理解kobject如何使用。通常情况下,kobject只需要在叶节点里使用,上层的节点要使用kset。

struct kset { struct list_head list; spinlock_t list_lock; struct kobject kobj; const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;

Kset结构里的kobj表明它也是一个kobject,list变量用来组织它所有的子对象。

2.1 kset 自我总结
kset 象 kobj_type 结构的扩展; 一个 kset 是嵌入到相同类型结构的 kobject 的集合。但 struct kobj_type 关注的是对象的类型,而struct kset 关心的是对象的聚合和集合,其主要功能是包容,可认为是kobjects 的顶层容器类。每个 kset 在内部包含自己的 kobject, 并可以用多种处理kobject 的方法处理kset。 ksets 总是在 sysfs 中出现; 一旦设置了 kset 并把它添加到系统中, 将在 sysfs 中创建一个目录;kobjects 不必在 sysfs 中表示, 但kset中的每一个 kobject 成员都在sysfs中得到表述。

增加 kobject 到 kset 中去,通常是在kobject 创建时完成,其过程分为2步:
(1)完成kobject的初始化,特别注意mane和parent和初始化。
(2)把kobject 的 kset 成员指向目标kset。
(3)将kobject 传递给下面的函数

3、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);

版权声明:该文观点仅代表作者本人。处理文章:请发送邮件至 三1五14八八95#扣扣.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。