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一、重要知識點
1.Sysfs文件系統
Sysfs文件系統是一種類似于proc文件系統的特殊文件系統，它存在于內存當中，當系統啟動時由內核掛載于內存當中。用于將系統中的設備組織成層次結構，并向用戶模式程序提供詳細的數據結構信息。
2.Linux設備底層模型
1）為什么要使用設備模型
隨著系統的拓撲結構越來越復雜，以及要支持諸如電源管理等新特性的要求，于是在2.6的內核中出現了設備模型。設備模型其實就是一套數據結構建立起來的模型。內核使用該模型支持了多種不同的任務，包括：
a.電源管理和系統關機
b.與用戶空間通信
Sysfs文件系統向用戶空間提供系統信息以及改變操作參數的結構。
c.熱插拔事件
d.設備類型
系統中許多部分對設備如何連接不感興趣，但是他們需要知道哪些類型設備時可用的。設備模型提供了將設備分類的機制。
e.對象的生命周期
上述的許多功能，包括熱插拔支持和sysfs，使得內核中管理對象的工作更為復雜。設備模型需要創造一套機制管理對象的生命周期。
2）Kobject
如果說設備模型是一套房子的話,Kobject就是構造房子的磚塊。每個注冊的Kobject的都對應與Sysfs文件系統中的一個目錄。Kobject是組成設備模型的基本結構。類似于C++的基類，它潛入于更大的對象中——所謂的容器，用來描述設備模型的組件。如bus,device,drivers都是典型的容器。這些容器就是通過kobject連接起來，形成一個樹狀結構。這個樹狀結構就與/sys文件系統對應。不過kobject只能建立單層結構，也就是只能建立一級目錄，要建立多級目錄，還要使用后面要介紹的Kset。
Kobject結構定義為：
struct kobject {
char * k name; 指向設備名稱的指針
char name[KOBJ NAME LEN]; 設備名稱
struct kref kref; 對象引用計數
struct list head entry; 掛接到所在kset中去的單元
struct kobject * parent; 指向父對象的指針
struct kset * kset; 所屬kset的指針
struct kobj type * ktype; 指向其對象類型描述符的指針
struct dentry * dentry; sysfs文件系統中與該對象對應的文件節點路徑指針
};
相關操作函數：
void kobjet_init(struct kobject*kobj)
初始化Kobject
int kobject_add(struct kobject*kobj)
將Kobject對象注冊到linux系統，如果失敗則返回一個錯誤碼.
int kobject_init_and_add(structkobject *kobj, kobj_type *ktype, struct kobject *parent, const *fmt…)
初始化并注冊kobject，kobject傳入要初始化的Kobject對象，ktype將在后面介紹到，parent指向上級的kobject對象，如果指定位NULL，將在/sys的頂層創建一個目錄。*fmt為kobject對象的名字。
kobject的ktype對象是一個指向kobject_type結構的指針，該結構記錄了kobject對象的一些屬性。每個kobject都需要對應一個相應的kobject結構。
struct kobj_type{
void?(*release)(struct kobject *kobj);
structsysfs_ops *sysfs_ops;
structattribute **default_attrs;
};
release方法用于釋放kobject占用的資源，當kobject引用計數為0時被調用。
kobje_type的attribute成員：
struct attribute{
char*name;//屬性文件名
structmodule *owner;
mode_tmode;
}
struct attribute(屬性)：對應于kobject的目錄下一個文件,name就是文件名。
kobje_type的struct sysfs_ops成員：
struct sysfs_ops
{
ssize_t (*show)(structkobejct *, ?struct attribute *,? char ?*name);
ssize_t (*store)(structkobejct *, ?struct attribute *,? char ?*name);
}
show:當用戶讀屬性文件時，該函數被調用，該函數將屬性值存入buffer中返回給用戶態；
store:當用戶寫屬性文件時，該函數被調用，用于存儲用戶存入的屬性值。
Kobject測試模塊：
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
MODULE_AUTHOR("David?Xie");??
MODULE_LICENSE("Dual?BSD/GPL");??
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);??
struct?attribute?test_attr?=?{??
.name?=?"kobj_config",??
.mode?=?S_IRWXUGO,??
};??
static?struct?attribute?*def_attrs[]?=?{??
&test_attr,??
NULL,??
};??
struct?sysfs_ops?obj_test_sysops?=??
{??
.show?=?kobj_test_show,??
.store?=?kobj_test_store,??
};??
struct?kobj_type?ktype?=???
{??
.release?=?obj_test_release,??
.sysfs_ops=&obj_test_sysops,??
.default_attrs=def_attrs,??
};??
void?obj_test_release(struct?kobject?*kobject)??
{??
printk("eric_test:?release?.\n");??
}??
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;??
}??
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;??
static?int?kobj_test_init()??
{??
printk("kboject?test?init.\n");??
kobject_init_and_add(&kobj,&ktype,NULL,"kobject_test");??
return?0;??
}??
static?int?kobj_test_exit()??
{??
printk("kobject?test?exit.\n");??
kobject_del(&kobj);??
return?0;??
}??
module_init(kobj_test_init);??
module_exit(kobj_test_exit);??
#include #include #include #include #include #include #include MODULE_AUTHOR("David Xie");MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");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);struct attribute test_attr = {.name = "kobj_config",.mode = S_IRWXUGO,};static struct attribute *def_attrs[] = {&test_attr,NULL,};struct sysfs_ops obj_test_sysops ={.show = kobj_test_show,.store = kobj_test_store,};struct kobj_type ktype ={.release = obj_test_release,.sysfs_ops=&obj_test_sysops,.default_attrs=def_attrs,};void obj_test_release(struct kobject *kobject){printk("eric_test: release .\n");}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;}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;static int kobj_test_init(){printk("kboject test init.\n");kobject_init_and_add(&kobj,&ktype,NULL,"kobject_test");return 0;}static int kobj_test_exit(){printk("kobject test exit.\n");kobject_del(&kobj);return 0;}module_init(kobj_test_init);module_exit(kobj_test_exit);
測試結果:
在/sys目錄下創建了kobject_test目錄
在kobject_test目錄下有kobj_config文件
讀kobject_config文件則調用了show函數。并在用戶空間顯示了show返回的kobject對象名字。
寫kobject_config文件調用了store函數。
3）Kset
kset的主要功能是包容；我們可以認為他他是kobject的頂層容器。實際上，在每個kset對象的內部，包含了自己的kobject，并且可以用多種處理kobject的方法處理kset。如果說kobject是基類的話，那么kset就是派送類。kobject通過kset組織成層次化的結構，kset是相同類型的組合。通俗的講，kobject建立一級的子目錄，kset可以為kobject建立多級的層次性的父目錄。
struct kset {
struct subsystem * subsys; 所在的subsystem的指針
struct kobj type * ktype; 指向該kset對象類型描述符的指針
struct list head list; 用于連接該kset中所有kobject的鏈表頭
struct kobject kobj; 嵌入的kobject
struct ?kset_uevent_ops * uevent_ops; 指向熱插拔操作表的指針
};
包含在kset中的所有kobject被組織成一個雙向循環鏈表，list域正是該鏈表的頭。Ktype域指向一個kobj type結構，被該kset中的所有kobject共享，表示這些對象的類型。Kset數據結構還內嵌了一個kobject對象（由kobj域表示），所有屬于這個kset 的kobject對象的parent域均指向這個內嵌的對象。此外，kset還依賴于kobj維護引用計數：kset的引用計數實際上就是內嵌的kobject對象的引用計數。
kset與kobject的關系圖
Kset操作：
int kset_register(struct kset*kset)
注冊kset
void kset_unregister(struct kset*kset)
注銷kset
熱插拔事件：在linux系統中，當系統配置發生變化時，如添加kset到系統或移動kobject，一個通知會從內核空間發送到用戶空間，這就是熱插拔事件。熱插拔事件會導致用戶空間中的處理程序（如udev,mdev）被調用，這些處理程序會通過加載驅動程序，創建設備節點等來響應熱插拔事件。
對熱插拔事件的實際控制是由struct kset_uevent_ops結構中的函數完成的。
struct kset_uevnt_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，struct kobj_uevent *env);
}
filter決定是否產生事件，如果返回0，將不產生事件。
name向用戶空間傳遞一個合適的字符串
uevent通過環境變量傳遞任何熱插拔腳本需要的信息，他會在(udev或mdev)調用之前，提供添加環境變量的機會。
kset測試模塊：
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
#include?
MODULE_AUTHOR("David?Xie");??
MODULE_LICENSE("Dual?BSD/GPL");??
struct?kset?kset_p;??
struct?kset?kset_c;??
int?kset_filter(struct?kset?*kset,?struct?kobject?*kobj)??
{??
printk("Filter:?kobj?%s.\n",kobj->name);??
return?1;??
}??
const?char?*kset_name(struct?kset?*kset,?struct?kobject?*kobj)??
{??
static?char?buf[20];??
printk("Name:?kobj?%s.\n",kobj->name);??
sprintf(buf,"%s","kset_name");??
return?buf;??
}??
int?kset_uevent(struct?kset?*kset,?struct?kobject?*kobj,struct?kobj_uevent_env?*env)??
{??
int?i?=?0;??
printk("uevent:?kobj?%s.\n",kobj->name);??
while(?i?envp_idx){??
printk("%s.\n",env->envp[i]);??
i++;??
}??
return?0;??
}??
struct?kset_uevent_ops?uevent_ops?=???
{??
.filter?=?kset_filter,??
.name???=?kset_name,??
.uevent?=?kset_uevent,??
};??
int?kset_test_init()??
{??
printk("kset?test?init.\n");??
kobject_set_name(&kset_p.kobj,"kset_p");??
kset_p.uevent_ops?=?&uevent_ops;??
kset_register(&kset_p);??
kobject_set_name(&kset_c.kobj,"kset_c");??
kset_c.kobj.kset?=?&kset_p;??
kset_register(&kset_c);??
return?0;??
}??
int?kset_test_exit()??
{??
printk("kset?test?exit.\n");??
kset_unregister(&kset_p);??
kset_unregister(&kset_c);??
return?0;??
}??
module_init(kset_test_init);??
module_exit(kset_test_exit);??
#include #include #include #include #include #include #include #include MODULE_AUTHOR("David Xie");MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");struct kset kset_p;struct kset kset_c;int kset_filter(struct kset *kset, struct kobject *kobj){printk("Filter: kobj %s.\n",kobj->name);return 1;}const char *kset_name(struct kset *kset, struct kobject *kobj){static char buf[20];printk("Name: kobj %s.\n",kobj->name);sprintf(buf,"%s","kset_name");return buf;}int kset_uevent(struct kset *kset, struct kobject *kobj,struct kobj_uevent_env *env){int i = 0;printk("uevent: kobj %s.\n",kobj->name);while( i < env->envp_idx){printk("%s.\n",env->envp[i]);i++;}return 0;}struct kset_uevent_ops uevent_ops ={.filter = kset_filter,.name = kset_name,.uevent = kset_uevent,};int kset_test_init(){printk("kset test init.\n");kobject_set_name(&kset_p.kobj,"kset_p");kset_p.uevent_ops = &uevent_ops;kset_register(&kset_p);kobject_set_name(&kset_c.kobj,"kset_c");kset_c.kobj.kset = &kset_p;kset_register(&kset_c);return 0;}int kset_test_exit(){printk("kset test exit.\n");kset_unregister(&kset_p);kset_unregister(&kset_c);return 0;}module_init(kset_test_init);module_exit(kset_test_exit);
測試結果：
可以看出當kset加載時，在/sys下創建了一個kset_p，在kset_p下面創建了kset_c，當kset模塊被加載和卸載時都產生了熱插拔事件。
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