Linux内核对象管理

内核中很多地方都需要跟踪记录C语言中结构的实例。尽管这些对象的用法大不相同，但各个子系统的某些操作都非常类似，如引用计数，内核为了减少代码复制，采用了一般性的方法来管理内核对象。所引入的框架并不只是为了减少代码复制，同时也为内核不同部分管理的对象提供了一致的视图。

 

一般性的内核对象机制可用于执行下列对象操作：

1.  引用计数；

2.  管理对象链表；

3.  集合加锁；

4.  将对象属性导出到用户空间（通过sysfs文件系统）；

 

一般性的内核对象kobject

struct kobject {

    const char      * k_name;  // 对象的文本名称

    char            name[KOBJ_NAME_LEN];

    struct kref     kref;  // 引用计数的管理

    struct list_head    entry; // 链接多个kobject

    struct kobject  * parent; //指向父对象的指针，用于在kobject之间建立层次结构

    struct kset     * kset;  // 对象所属的集合

    struct kobj_type    * ktype; // 包含kobject数据结构的更多详细信息

    struct dentry       * dentry;

    wait_queue_head_t   poll;

};

 

kobject数据结构嵌入到其它结构中，用作内核对象的基础。通过管理kobjcet即达到了对包含kobject的对象的管理。

 

内核提供了处理kobject的一套标准方法，包括：

kobject_get, kobject_put	对kobject的引用计数器加1或减1
kobject_(un)register	注册或删除对象，对象被添加到父对象现存的集合中，同时在sysfs中创建一个对应项
kobjcet_init	初始化kobject对象
kobject_add	初始化内核对象，并使之显示在sysfs中
kobject_cleanup	在不需要kobject（以及包含kobjcet的对象）时，释放分配的资源

 

在很多情况下，必须将不同的内核对象归类到集合中（相同类型的对象拥有公共的kobj_type），例如所有字符设备集合，或所有基于PCI的设备集合，内核通过kset完成这一目标。

 

struct kset {

    struct subsystem    * subsys;

    struct kobj_type    * ktype; // ktype指向kset中各个内核对象公用的kobj_type结构

    struct list_head    list; // 同类型对象链表

    spinlock_t      list_lock;

    struct kobject      kobj;  // 管理kset对象本身的内嵌kobject对象

    struct kset_uevent_ops  * uevent_ops;

};

 

kset是内核对象应用的第一个例子，kset中内嵌kobject结构，用于管理kset对象本身，与集合中包含的各个kobject对象并无关系。

引用计数用于检测内核中有多少个地方使用了某个对象。每当内核的一个部分需要某个对象所包含的信息时，则增加该对象的引用计数；如果不再需要相应的信息，则减少该对象的引用计数，当对象的引用计数为0时，内核知道不在需要该对象。

 

内核通过kref结构来管理引用计数

struct kref {

    atomic_t refcount;

};

在kref的设计中，将一个值封装在结构中，防止直接操纵该值，需使用辅助方法kref_init（初始化）, kref_get（加1）, kref_put（减1）进行操作。