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分类: 嵌入式
2014-03-26 15:29:17
还记得上篇讲到的platform总线、设备、驱动的知识??这里我们先来看一段documentation/filesystems/sysfs.txt里关于sysfs文件系统的描述:
sysfs is a ram-based filesystem initially based on ramfs.It provides a means to export kernel data structures,their attributes,and the linkages between them to userspace.
sysfs 文件系统是基于ram文件系统的,
这里注意:
ramdisk 文件系统基于磁盘模拟技术,实际文件系统是ex2 ex3等
sysfs是一种基于ram文件系统,和proc一样。
Sysfs文件系统是一个类似于proc文件系统的特殊文件系统,用于将系统中的设备组织成层次结构,并向用户模式程序提供详细的内核数据结构信息。
其实,就是 在用户态可以通过对sys文件系统的访问,来看内核态的一些驱动或者设备等。
好了,下面直接去sys目录看看吧!!!
localhost:/sys#ls
/sys/ block/ bus/ class/ devices/ firmware/ kernel/ module/ power/
Block目录:包含所有的块设备,进入到block目录下,会发现下面全是link文件,link到sys/device/目录下的一些设备。
Devices目录:包含系统所有的设备,并根据设备挂接的总线类型组织成层次结构
Bus目录:包含系统中所有的总线类型
Drivers目录:包括内核中所有已注册的设备驱动程序
Class目录:系统中的设备类型(如网卡设备,声卡设备等)。去class目录中看一下,随便进到一个文件夹下,会发现该文件夹下的文件其实是连接文件,link到/sys/device/.http://www.cnblogs.com/...下的一个设备文件。 可以说明,其实class目录并不会新建什么设备,只是将已经注册的设备,在class目录下重新归类,放在一起。
但是,你可能根本没有去关心过sysfs的挂载过程,她是这样被挂载的。
mount -t sysfs sysfs /sys
但是sys文件是根据什么依据来创建其内容呢?他的信息来源是什么呢?
下面来分析sys的信息来源。
应该说每个Kobject结构都对应一个 目录。for example:/sys/bus/pci/drivers/serial/ 路径, serial这个目录就是由一个kobject 结构体 来表示的。由此可见,Kobject是用来表示 直接对应着一个 设备,或设备驱动 的目录。Kobject包含了 这个目录的一些信息,如:目录名,父目录,设备名称等等一些信息。当然,如果Kobject用来表示一个目录,那么他所包含的信息是差不多了,但是Kobject表示的目录是用来描述某一个设备/设备驱动 的。所以仅仅Kobject这个结构体还不能完全的描述这个设备/设备驱动,再所以,Kobject这个结构体不会单独使用,一般都会包含在另一个结构体中,用网络上的话说就是包含在一个容器中。这个容器可以是:device结构体,device_drive结构体。现在层次就很明显了,device/device_drive来表示一个设备/设备驱动,当然包含了这个设备/设备驱动的信息,并且还包含了这个驱动所对应的目录的信息,Kobject结构。
当然device/device_drive在另外一层的东西了,后面再分析。我们在这里就先分析Kobject结构。
注意:在kenerl中,如kref,前面讲到的 page_reference变量。 都用来表示被引用。 所以 以后看变量的时候要注意看 ref或reference,来表示被引用。
相关函数
void kobject_init(struct kobject * kobj);kobject初始化函数。
int kobject_set_name(struct kobject *kobj, const char *format, ...);设置指定kobject的名称。
struct kobject *kobject_get(struct kobject *kobj);将kobj 对象的引用计数加1,同时返回该对象的指针。
void kobject_put(struct kobject * kobj); 将kobj对象的引用计数减1,如果引用计数降为0,则调用kobject release()释放该kobject对象。
int kobject_add(struct kobject * kobj);将kobj对象加入Linux设备层次。挂接该kobject对象到kset的list链中,增加父目录各级kobject的引用计数,在其parent指向的目录下创建文件节点,并启动该类型内核对象的hotplug函数。
int kobject_register(struct kobject * kobj);kobject注册函数。通过调用kobject init()初始化kobj,再调用kobject_add()完成该内核对象的注册。
void kobject_del(struct kobject * kobj);从Linux设备层次(hierarchy)中删除kobj对象。
void kobject_unregister(struct kobject * kobj);kobject注销函数。与kobject register()相反,它首先调用kobject del从设备层次中删除该对象,再调用kobject put()减少该对象的引用计数,如果引用计数降为0,则释放kobject对象。
kobject下的结构体描述:
struct kobj_type
{
void (*release)(struct kobject *);
struct sysfs_ops * sysfs_ops;
struct attribute ** default_attrs;
};
Kobj type数据结构包含三个域:一个release方法用于释放kobject占用的资源;一个sysfs ops指针指向sysfs操作表和一个sysfs文件系统缺省属性列表。
Sysfs操作表包括两个函数store()和show()。当用户态读取属性时,show()函数被调用,该函数编码指定属性值存入buffer中返回给用户态;而store()函数用于存储用户态传入的属性值。
attribute struct attribute
{
char * name;
struct module * owner;
mode_t mode;
};
attribute属性。它以文件的形式输出到sysfs的目录当中。在kobject对应的目录下面。文件 名就是name。文件读写的方法对应于kobj type中的sysfs ops。
像刚才所说,每个Kobject结构都对应一个 目录。for example:/sys/bus/pci/drivers/serial/ 路径, /serial/这个目录由一个kobject 结构体 来表示的。但是/serial/的上一级目录/drivers/如何表示呢?那么就出现了Kset这个结构体。
在以前的版本中,还有subsystem结构,但 是在现在的版本中都已经去掉了,用Kset来代替
1 struct subsystem { 2 struct kset kset; 3 4 struct rw semaphore rwsem; 5 6 };
由上面声明可以看出,完全可以让Kset来代替subsystem结构。
1,在sys下,表示一个目录使用的结构体是 Kobject,但是在linux的内核中,有硬件的设备 和 软件的驱动,在sys下都需要用一个目录来表示。 单纯的一个Kobject结构无法表示完全,增加了容器,来封装Kobject。 即下面要将的:device和drive_device结构。
2, 最底层驱动目录的上一层目录,从sys角度上来说,他依然是个目录,所以他也有Kobjec这个变量。但是从他的意义上讲,他将 一些有公共特性Kobjec 的 device/driver_device结构组织到了一起,所以除了有Kobject这个变量外,他又添加了一些变量,组成了Kset这个结构来表示这一级的目录。但是仅仅是用Kset来表示了这一级的目录,和1,一样,仅仅表示一个目录是不够的,在linux内核中,需要他在软件上有个映射。所以,也将Kset进行了封装,形成了 bus_type这个结构。
3, 从1 ,2,的解释可以看出,应为kobject在Kset的目录下,那么 device/device_driver 就在 bus_type结构下。所以,linux驱动模型中,驱动和设备都是挂在总线下面的。
4, 如上所述,Kset的意义:表示一个目录(由结构体下的Kobject来完成),并且这个目录下的所有目录有共同的特性(所以说,Kset表示的目录下,不一定非要是Kobject街头的,也可以是Kset结构的。即:Kset嵌套Kset)。所以使用Kset来代替了以前的 subsystem结构。
贴两张图来形象了解一下:
1, Kset和Kobject的连接图(from linux那些事之我是sys)
2,整个sys目录的结构体表示图:(from ULK--当然,在这里subsystem结构要换成Kset了,但我个人认为,以前的subsystem结构上会更清晰,不是吗?)
(但这边有个问题。。。Kobject通过下面的attribute来建立目录下的文件,但我看到目录下有好几个文件,难道是根据一个attribute来建立好几个文件?疑惑ing,好像attribute是个指针,还能当数组首地址?bus_add_attrs函数中如是说)
刚才讲了Kset和Kobject结构体,都是用来表示 sys下的目录结构的。下面来讲驱动中封装这些结构的容器。
bus_type结构: 刚才上面已经将的够多的了,闲话少说,直接上code。
1 struct bus_type { 2 const char *name; //总线的名称,这个名字理论上并不是sys/bus/下的那些目录的目录名。那些目录的目录名应该是在下面变量 subsys_private p.sbusys的name变量中。但是往往那个name是由这个name赋值的,所以就一样的。但这里要明白的是(还是上面的老生常谈),表示目录是由Kset.Kobject这个东西来表示的。 3 struct bus_attribute *bus_attrs; //根据后面的bus_add_attrs函数分析,这些个属性可能是数组 4 struct device_attribute *dev_attrs; 5 struct driver_attribute *drv_attrs; //bus device driver的属性,一些操作导入导出的属性,等后面再分析。 6 7 int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv); 8 int (*uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env); 9 int (*probe)(struct device *dev); 10 int (*remove)(struct device *dev); 11 void (*shutdown)(struct device *dev); 12 13 int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state); 14 int (*resume)(struct device *dev); //总线的操作 15 16 const struct dev_pm_ops *pm; //power manage 的operations 17 18 struct subsys_private *p; 见下面: 19 };
1 struct subsys_private { //为了保持和上面的代码的连贯,我将这个结构体的注释部分放到下面了。注释还是比较清楚的,不解释 2 struct kset subsys; 3 struct kset *devices_kset;struct kset *drivers_kset; 4 struct klist klist_devices; 5 struct klist klist_drivers; 6 struct blocking_notifier_head bus_notifier; 7 unsigned int drivers_autoprobe:1; 8 struct bus_type *bus;
struct list_head class_interfaces; 9 struct kset glue_dirs; 10 struct mutex class_mutex; 11 struct class *class; 12 }; 13 * struct subsys_private - structure to hold the private to the driver core portions of the bus_type/class structure. 14 * 15 * @subsys - the struct kset that defines this subsystem 16 * @devices_kset - the list of devices associated 17 * 18 * @drivers_kset - the list of drivers associated 19 * @klist_devices - the klist to iterate over the @devices_kset 20 * @klist_drivers - the klist to iterate over the @drivers_kset 21 * @bus_notifier - the bus notifier list for anything that cares about things 22 * on this bus. 23 * @bus - pointer back to the struct bus_type that this structure is associated 24 * with. 25 * 26 * @class_interfaces - list of class_interfaces associated 27 * @glue_dirs - "glue" directory to put in-between the parent device to 28 * avoid namespace conflicts 29 * @class_mutex - mutex to protect the children, devices, and interfaces lists. 30 * @class - pointer back to the struct class that this structure is associated 31 * with. 32 * 33 * This structure is the one that is the actual kobject allowing struct 34 * bus_type/class to be statically allocated safely. Nothing outside of the 35 * driver core should ever touch these fields. 36 */
这个结构体用来描述比如:/sys/bus/pci pci总线,/sys/bus/platform platform总线等。
另外:从这个结构体分析下来,整个bus的目录结构都很清楚了eg:
1,可以找到总线下的设备目录: bus_type bus ---> subsys_private p---->Kest devices_kset
2,可以找到总线下的设备驱动目录: bus_type bus ---> subsys_private p---->Kest driver_kset
另外,找到的也只是目录,因为找到的仅仅是Kset结构。
首先明白,device这个结构并不是直接挂在bus下的,可以到/sys/bus/platform/device下随便看一下,发现里面的都是link文件,link到/sys/device/下。所以真正的device结构体的在/sys/device下的。
用户可以自己注册一个总线,然后将自己喜欢的设备和驱动挂载到下面。但是linux 2.6中,有个默认的总线,platform总线。我们就分析一下这个总线。
小记:随手在Source insight里敲了个 platform_bus_init,结果的真的有这个函数,再看一下谁调用他了吧? 竟然是drive_init。啊。。终于找到组织了,在start_kernel的最后一步后调用这个drive_init了。
/**
kset_register - initialize and add a kset.
if (!kobj)
if (!kobj->name || !kobj->name[0]) {
/* join kset if set, use it as parent if we do not already have one */
error = create_dir(kobj);
//创建目录。比如:/sys/bus 下的 platform, pci等目录。/* be noisy on error issues */
return error;
到此,bus_register解释完成。
dev_initialize,不解释。
这里有个疑问:在bus_register的时候,有条语句:priv->subsys.kobj.kset = bus_kset;。在dev_initialize的时候也有条dev->kobj.kset = devices_kset;语句。 刚才以为是上级目录的kset结构。但是如此看来好像不是很对,因为dev的上级目录是不定的,可能在/sys/device/platform下,也可能在其他。但是都赋值成devices_kset显然不对。 那么有可能在一个标志。所有的bus的subsys.kobj.kset 这个变量都是bus_kset, 所有dev->kobj.kset的变量都是devices_kset。具体为什么?
天空中深沉的传来一句话:1+1=几?
我说:2
啪,一道雷劈死我了。答曰:你知道的太多了。 为了留条命,就不解释了。
当然还有 drive_register的函数,其实和device_register差不多,另外,driver_register也会在最后进行probe,看有没有相应的设备。driver_register会先check这个drvier所在的bus上有没有probe函数,如果有就运行这个函数进行probe,如果没有,就运行自己的probe进行probe,这就是我们在驱动中经常看到的probe函数。
所以,在驱动中,先运行drive_register和先运行device_register都是一样的。
到这里,我们看完了platform总线如何对底层的kobject的封装机制了吧???亲们是否明白了呢???呵呵,下面的驱动内容会介绍不同的封装类型,请注意面向对象的思想。