Input子系统是linux kernel中与部分外围器件驱动联系比较紧密的模块,常用于Sensor,TP(touch panel),power key等器件的驱动。这类模块有个共同特点:字符设备,且数据量都不大,比如sensor一般最多只有xyz三个维度的数据。
整体来看,Input子系统有一个主线,那就是题目中这三个结构体的关系(下面简称为三方关系),input_dev对应于实际的device端,input_handler从名字也可以猜出来是对device的处理。“处理”这个词语不单单指的是对device数据的处理,比如report等;它其实可以包括系统在该device事件发生时想做的任何动作。至于input_handle,它是连接input_dev与input_handler的,该设计后面也会详细分析。在这里请记住,我们最终的目的是,通过input_dev,可以遍历所有与它有关的input_handler;通过input_handler,也可以遍历所有与它有关的input_dev。
为了更加透彻地讲述Input子系统,本博文将分两篇介绍,第一篇就来分析上面这个主线,第二篇分析Input子系统的A/B两个协议(B协议又称为Slot Protocol)。下面从input_device说起。
驱动端通过input_allocate_device来allocate对应的input_dev结构体,之后持有该指针,并完成对应的初始化(name, set_bit等等)。
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struct input_dev *input_allocate_device(void)
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{
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struct input_dev *dev;
-
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dev = kzalloc(sizeof(struct input_dev), GFP_KERNEL);
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if (dev) {
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...//I deleted many lines here.
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INIT_LIST_HEAD(&dev->h_list);//this is the head of the list which consists of related input_handles.
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...
-
}
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return dev;
-
}
结合这段代码,看下input_dev结构体(这里只关心主线相关的结构体成员)
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struct input_dev {
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...//detailed info of this device
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struct list_head h_list;//这是与input_dev相关联的input_handle的链表的表头
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struct list_head node;//链入全局链表
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};
驱动完成初始化后,调用input_register_device来注册已经初始化的input_dev,这个函数是三方关系的核心,它调用了input_attach_handler,而恰恰是在input_attach_handler这个函数内dev, handler和handle这三者确定了关系。看下这个函数究竟做了哪些关键的事情,
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int input_register_device(struct input_dev *dev)
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{
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static atomic_t input_no = ATOMIC_INIT(0);
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struct input_handler *handler;
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...//此次省略一千行O(∩_∩)O~
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dev_set_name(&dev->dev, "input%ld",
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(unsigned long) atomic_inc_return(&input_no) - 1);//set the dev name here: input0,input1,...
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list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list);//input_dev_list is a global list! So every input_dev will be listed.
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list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node)
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input_attach_handler(dev, handler);//dev and handler, we fould it.
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...//同上
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return 0;
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}
上面的代码,对dev做进一步的设置,同时也将dev链接到全局链表中;但它最重要的功能还是体现在11、12行。
到了这里不得介绍下input_handler_list与input_handler,它是系统中所有handler挂载的链表的表头,自定义的handler必须挂载到该链表才有可能被系统所用(调用input_register_handler)。input_handler的作用上面简单提了,定义如下
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struct input_handler {
-
...
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void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);//important
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bool (*filter)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);
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bool (*match)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev);
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int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id);
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void (*disconnect)(struct input_handle *handle);
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void (*start)(struct input_handle *handle);
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...
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const struct input_device_id *id_table;
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struct list_head h_list;//这是与input_handler相关联的input_handle的链表的表头
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struct list_head node;//链入全局链表 h_list node~是否注意到这与input_dev的最后两个一模一样呢,事实上他们名字与作用都一样
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};
完成了必要的背景介绍,继续input_attach_handler,这个函数的逻辑与具体的handler是强相关的,下面就以input子系统默认的evdev_handler为例进行分析。
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static struct input_handler evdev_handler = {
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.event = evdev_event,
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.connect = evdev_connect,
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.disconnect = evdev_disconnect,
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.fops = &evdev_fops,
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.minor = EVDEV_MINOR_BASE,
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.name = "evdev",
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.id_table = evdev_ids,
-
};
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static int input_attach_handler(struct input_dev *dev, struct input_handler *handler)
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{
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const struct input_device_id *id;
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int error;
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id = input_match_device(handler, dev);//判断handler是否与dev match.通过handler的id_table、match等实现,比较简单,不做展开。
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if (!id)
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return -ENODEV;
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error = handler->connect(handler, dev, id);//这之前dev与handler还是彼此独立的,connect直接产生我们关注的三方关系
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if (error && error != -ENODEV)
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pr_err("failed to attach handler %s to device %s, error: %d\n",
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handler->name, kobject_name(&dev->dev.kobj), error);
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return error;
-
}
看看evdev_handler的connect究竟为这个三方关系做了什么吧,
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static int evdev_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev,
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const struct input_device_id *id)
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{
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struct evdev *evdev;
-
...
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evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL);
-
if (!evdev)
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return -ENOMEM;
-
...
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evdev->handle.dev = input_get_device(dev);//这里的handle就是input_handle,它的dev成员指向input_dev
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evdev->handle.name = dev_name(&evdev->dev);
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evdev->handle.handler = handler;//它的handler成员指向input_handler
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evdev->handle.private = evdev;
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...
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error = input_register_handle(&evdev->handle);//10、12行完成了handle到dev和handler,这个函数完善了所有的三方关系
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return 0;
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...//error handling
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}
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struct input_handle {
-
...
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struct input_dev *dev;//上段代码的第10行
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struct input_handler *handler;//上段代码的第12行
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struct list_head d_node;//链入input_dev的h_list代表的链表
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struct list_head h_node;//链入input_handler的h_list代表的链表
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};
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int input_register_handle(struct input_handle *handle)
-
{
-
struct input_handler *handler = handle->handler;
-
struct input_dev *dev = handle->dev;
-
...
-
if (handler->filter)
-
list_add_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list);//上段代码的第5行的注释
-
else
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list_add_tail_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list);
-
...
-
list_add_tail_rcu(&handle->h_node, &handler->h_list);//上段代码的第6行的注释
-
...
-
return 0;
-
}
至此,三方关系形成完毕。我们实现了最终的目的,通过input_dev,可以遍历所有与它有关的input_handler;通过input_handler,也可以遍历所有与它有关的input_dev。
图解如下:图中单向箭头表示指针,双向箭头表示list_head。可以看出,从任何一个双向箭头出发,通过handle的过度,完全实现了我们的最终目标。掌握了这点,再看input_report那些流程的时候就非常容易了,dev想要report数据的时候无非是调用了handler的event函数指针指向的函数,我们可以在这个函数里定义任何想让系统去做的任务,比如cpu调频等,而不仅限于数据上报。熟悉面向对象编程的人可能想到了,其实这个设计运用了面向对象的observer设计模式。
至此,本文主要内容完结。掌握了这些知识固然重要,但还需要简单分析下这个三方关系的设计思路。
从本质上讲,input_dev与input_handler是一个多对多的关系,一个dev可以对应多个handler,一个handler也可以对应多个dev(参考上图)。
针对这种多对多的关系,也许有人会想,为什么不将input_handle的dnode,hnode
分别内嵌到dev和handler内,这样也可以节省空间;实际上,内嵌的方式最终实现的是混乱的一对多的关系,因为指针的指向是唯一的,所以当两个不同的dev有一个共同的handler的时候,两个链表相交,那么后注册的dev会改变前一个dev的链表,导致混乱。
实际上,input_handle可以拆成两部分,dnode一部分,hnode一部分,dnode来表达一个dev可以对应多个handler,hnode来表达一个handler也可以对应多个dev。这两部分独立存在也一样可以实现input子系统的功能,而且理解起来更加简单;将他们合并起来节省了空间。
希望本文能让看了它的人,遇到多对多模型的类似问题时,能够记起这个三方关系。
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