LINUX设备模型

LINUX设备模型

/blog/static/6044209320094159558397/看了一段时间的驱动编程，从LDD3的hello wrod到后来的字符设备以至于更加复杂的驱动，越看越是觉得对linux驱动的结构不清楚，越看越是迷糊。于是就停下脚步搜索一下资料理一下头绪：

以下四个方面来总结一些内容：

1.底层数据结构：kobject,kset.

2.linux设备模型层次关系：bus_type,device,device_driver.

3.集成：PC I设备驱动模型实例及设备，设备驱动注册源码的简单分析.

4.面向对象的思想在linux设备模型中的应用分析.

一、底层数据结构：kobject,kset

先说说模型的意义:

总体来说是为了系统地管理所有设备。

在具体实现方面分两个层次：

一是底层数据结构来实现基本对象及其层次关系：kobjects和ksets。

二是基于这两个底层数据结构上实现的设备模型：总线，设备，驱动。

kobject

结合面向对象的思维。这个kobject属于最基础的结构，也就是最高抽象层(有点像java中的Cobject类)。任何一个设备模型如总线，设备，驱动都属于一个kobject 。在实现上这种派生关系就是在结构体中包含一个kobject的变量。

这个在层次上处理最顶层的kobject结构提供了所有模型需要的最基本的功能：

1 引用计数用于内核维护其存在与消亡

2 sysfs表示每个sys/下的对象对应着一个kobject。

3 热拔插事件处理。处理设备的热拔插事件。

Kobjects 在内核中对应有一套申请，初始化，添加，注册，计数操作，释放等函数

struct kobject {

const char * k_name; 名

char name[KOBJ_NAME_LEN];

struct kref kref; 计数

struct list_head entry; 用于连接到同类kobjects的链表

struct kobject * parent; 用于实现层次，指向其父对象。

struct kset * kset; 用于实现层次，所属的集合

struct kobj_type * ktype; 指向对象的类型。

struct dentry * dentry; 指示在sysfs 中的目录项

wait_queue_head_t poll;

}; (linux 2.6.18)

Kset 和kobj_type

Kset 在概念上是一个集合或者叫容器。实现了对象的层次。所有属于一个ksets的对象(kobject)的parent都指向该ksets的kobj.同时这个对象都连接到kset 的list表上。同时位于ksets 层次之上的是subsys，在最新的内核中已经取消subsys，因为它本质上也就是一个ksets。Kset 有一套类似kobject的操作，实现上只是进一步调用其自身kobj的相应操作，毕竟ksets 本质上也是一个kobject。

struct kset {

struct subsystem * subsys; 在最新内核中已经没有subsys概念了。统一用ksets struct kobj_type * ktype; 类型。

struct list_head list; 同一kset的链表

spinlock_t list_lock;

struct kobject kobj; 自身的kobjects

struct kset_uevent_ops * uevent_ops;

};(linux 2.6.18)

最后属于同一个集合的对象可以拥有共同的属性：ktype 。

struct kobj_type {

void (*release)(struct kobject *);

struct sysfs_ops * sysfs_ops;

struct attribute ** default_attrs;

};

所谓的属性更具体一点说就是一些键值对。并且在sysfs_ops中的show函数被文件系统调用来显示sys/下面对应入口各属性的值。

如此，kobjects与ksets实现层次树的底层骨架。

进一步地，通过封装这些底层结构来实现上层的设备驱动模型。

内核设备驱动模型层次划分三个方面：总线，设备，驱动。

二、linux设备模型层次关系：bus_type,device,device_driver

基本关系简要的概括如下：

驱动核心可以注册多种类型的总线。

每种总线下面可以挂载许多设备。(通过kset devices)

每种总线下可以用很多设备驱动。(通过包含一个kset drivers)}

每个驱动可以处理一组设备。

这种基本关系的建立源于实际系统中各种总线，设备，驱动结构的抽象。

下面看看三者数据结构的定义。

首先是总线，bus_type.

struct bus_type {

const char * name;

struct subsystem subsys;//代表自身

struct kset drivers; //当前总线的设备驱动集合

struct kset devices; //所有设备集合

struct klist klist_devices;

struct klist klist_drivers;