kobject内核对象及sysfs简单笔记

最近在看linux设备驱动，下面将kobject内核对象和sysfs文件系统做一个简单小结，方便以后查阅。
1. kobject 是linux2.6内核引入的设备管理机制,在内核中由kobject结构体表示,这个结构体使所有设备在底层都有了统一的接口,kobject提供了基本的对象管理功能,是构成linux2.6设备模型的核心内容,每个内核在注册的kobject对象都对应于sysfs的一个目录,下面是kobject的定义(位于linux/kobject.h中),kobject类似于java这种面向对象语言中的object对象类， 提供了诸如引用计数、名称和父指针等字段，可以创建对象的层次结构。
struct kobject {
             char                          * k_name;
             char                           name[KOBJ_NAME_LEN];
              struct kref                  kref;
              struct list_head          entry;
              struct kobject              * parent;
              struct kset                  * kset;
              struct kobj_type         * ktype;
             struct dentry               * dentry;
};

k_name指针指向kobject名称的起始位置，如果名称长度小于KOBJ_NAME_LEN——当前为20个字节，那么该kobject的名称便存 放到name数组中，k_name指向数组头；如果名称大于20，则动态分配以讹足够大的缓冲区来存放kobject的名称，这时k_name指向缓冲 区。
     parent指针指向kobject的父对象。因此，kobject就会在内核中构造一个对象层次结构，并且可以将对各对象间的关系表现出来，就如你看到 的，这便是sysfs的真正面目：一个用户空间的文件系统，用来表示内核中kobject对象的层次结构。
    dentry指针指向dentry结构体，在sysfs中该结构体就表示这个kobject，当然假设该kobject已反映在sysfs中。
     kobject通常是嵌入到其他结构中的，其单独意义其实并不大。相反，那些更为重要的结构体才真正需要用到kobject结构。比如struct   cdev。
struct    cdev   {
              struct     kobject               kobj;
              struct      module             *owner;
             struct     file_operations    *ops;
             struct     list_head           list;
             dev_t                             dev
              unsigned    int               count;
};
       当kobject被嵌入到其他结构体中时，该结构体便拥有了kobject提供的标准功能。更重要的一点是，嵌入kobject接结构体可以成为对象层次 架构中的一部分。比如cdev结构体就可以通过其父进程指针cdev->kobj->parent和链表 cdev->kobj->entry来插入到对象层次结构中。
1.1  kobject的ktype成员是一个指向kobj_type结构的指针,是该对象的类型.定义于中：
struct kobj_type {
                  void                                 (*release)(struct kobject *);
                    struct     sysfs_ops          * sysfs_ops;
                    struct      attribute             ** default_attrs;
};
ktype是为了描述一族kobject所具有的普遍特性。因此，不再需要每个kobject都分别定义自己的特性，而是将这些普遍的特性在ktype结 构体中一次定义，然后所有“同类”的kobject都能共享一样的特性。release指针指向在kobject引用计数减至0时要被调用的析构函数。该函数负责释放所有kobject使用的内存和其它相关清理工作。
1.1.1   sysfs_ops变量指向sysfs_ops结构体。该结构体描述了sysfs文件读写时的特性。其代码如下所示:
struct sysfs_ops {
       ssize_t     (*show)(struct kobject *, struct attribute *,char *);
      ssize_t     (*store)(struct kobject *,struct attribute *,const char *, size_t);
 };
当从用户空间读取属性时,show()函数将被调用,该函数将指定属性值存入buffer中,返回给用户。而store()函数将用于存储用户通过buffer传入的属性值.和kobject不同的是，属性在sysfs中呈现为一个文件,而kobject则在sysfs中呈现为目录.

1.1.2默认属性
       默认的文件集合是通过kobject和kset中的ktype字段提供的。因此所有具有相同类型的kobject在它们对应的sysfs目录下都拥有相同 的默认文件集合。kobj_type字段含有一个字段——default_attrs，它是看一个attribute结构体数组。这些属性负责将内核数据 映射成sysfs中的文件。
struct attribute {
            char                         * name;
             struct    module       * owner;
           mode_t                     mode;
};
其中name字段提供了该属性的名称，最终出现在sysfs中的文件名就是它。owner字段在存在所属模块的情况下指向其所属的module结构体。如果一个模块没有该属性，那么该字段为NULL。mode字段类型为mode_t，他表示sysfs中该文件的权限。
default_attrs指向一个attribute结构体数组。这些结构体定义了该kobject相关的默认属性。属性给定了对象的特征， 如果该kobject被导出到sysfs中，那么这些属性都将相应的作为文件而导出。

2.   kset
       kset是kobject对象的集合体。把它看成一个容器，可将所有相关的kobject对象，比如“全部的块设备”置于同一位置。kset可把 kobject集中到一个集合中，而ktype描述相关类型kobject所共有的特性，它们之间的重要区别在于：具有相同ktype的kobject可 以分到不同的kset中。kobject的kset指针指向相应的kset集合。kobject经常通过kset组织成层次化结构。
kset结构体定义如下。位于内核代码linux/kobject.h中
struct kset {
          struct    subsystem        * subsys;//所有在subsysterm中的指针
          struct     kobj_type                * ktype;//指向该kset对象类型描述符的指针
          struct     list_head                 list;//用于连接所有kobject的链表头
          struct   kobject                    kobj;//嵌入的kobject
         struct    kset_hotplug_ops       * hotplug_ops;//事件操作集
};
        其中ktype指针指向集合（kset）中的kobject对象的类型（ktype），list连接该集合(kset)中所有的kobject对象。 kobj指向的kobject对象代表了该集合的基类。hotplug_ops指向一个用于处理集合中kobject对象的热拔插操作的结构体。 subsys指针指向该结构体相关的struct subsystem结构体。
4． subsystem
       subsystem在内核中代表高层概念，它是一个或多个kset的大集合。
struct subsystem {
struct kset   kset;//内嵌kset对象
struct rw_semaphore rwsem;//互斥访问信号量
};
        虽然subsystem结构体只指向一个kset，但是多个kset可以通过其subsys指针指向一个subsystem这种单向关系意味着不可能仅仅 通过一个subsystem结构体就找到所有的ksets。subsystem中的kset字段指向的是subsystem中的默认kset，它在对象层 次结构中起到了粘合剂的作用。rwsem是一个读写信号量，它用来对subsystem和它的所有kset进行并发访问保护。
注意：每个kset必须属于一个subsystem
5    管理和操作kobject
5．1  Linux内核中提供了一系列操作kobject的函数, kobject的主要功能之一就是为我们提供了一个统一的引用计数系统。
void kobject_init(struct kobject *kobj);
该函数初始化后kobject，将引用计数设置为1。entry域指向自身,其所属kset引用指加1
Int kobject_set_name(struct kobject *kobj,const char *format,...);
该函数用于指定kobject的名称
 struct   kobject    * kobject_get(struct kobject   *kobj);
该函数增加一个引用计数,正常情况下返回一个指向kobject的指针，如果失败，则返回NULL指针。
void   kobject_put(struct kobject    *kobj);
该函数用于减少引用计数通过kobject_put()完成：
等等函数……
6．    sysfs
       sysfs文件系统是一个处于内存中的虚拟文件系统，它为我们提供了kobject对象层次结构的视图。帮助用户可以一个简单文件系统的方式来观察系统中 各种设备的拓扑结构。借助属性对象，kobject可用导出文件的方式，将内核变量提供给用户读取或写入。
      sysfs的诀窍是把kobject对象与目录项紧密联系起来，这点是通过kobject中的dentry（directory entry）字段实现的。回忆一下12章，dentry结构体表示目录项，通过连接kobject到指定的目录项上，无疑方便的将kobject映射到该 目录上。好了，kobject其实已经形成了一棵树了——就是我们心爱的对象模型体系。
       sysfs的根目录下包含了七个子目录：block、bus、class、devices、firmware、module和power。block目录 下的每个子目录都对应着系统中的一个块设备。反过来，每个目录下又都包含了该块设备的所有分区。bus目录提供了一个系统总线视图。class目录包含了 以高层功能逻辑组织起来的系统设备视图。devices目录是系统中设备拓扑结构视图，它直接映射出了内核中设备结构体的组织层次。firmware目录 包含一些诸如ACPI、EDD、EFI等低层子系统的特殊树。power目录包含了系统范围的电源管理数据。