内核笔记](八)——Linux 设备管理机制

简介: 内核笔记](八)——Linux 设备管理机制

一、Linux的设计哲学


linux一切皆文件,这句话在我刚刚步入嵌入式Linux的时候,就已经被强调过了,在linux底下,对设备等东西进行操作,其实就是对文件进行操作,所以在Linux底下,文件操作和理解显得尤为重要


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所以在/sys/目录下都是抽象成文件进行操作

之后,我就在想,为什么Linux会把一切抽象成文件?


1.1 为什么一切皆为文件?


让我想起之前学习的时候看过一句话,内核其实是来管理进程调度的,而当你将一切抽象成文件时,有两个好处


1.对文件操作时,只要读写操作等等其他文件操作即可完成

2.方便进程的调度,当你一切抽象为文件时,其实就是对文件进行运行的一个进程,内核可以更好的管理进程,什么时间片轮转啊,FIFO算法啊等等的


二、面向对象的管理


在编程方面,Linux采用面向对象的管理,将设备,总线,驱动都抽象成类


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总线(bus):负责管理挂载对应总线的设备以及驱动;.

设备(device):挂载在某个总线的物理设备;

驱动(driver):与特定设备相关的软件,负责初始化该设备以及提供-些操作该设备的操作方式;

类(lass):对于具有相同功能的设备,归结到一种类别,进行分类管理;


三、kobject和kset


kobject是组成设备模型的基本结构,它使得所有 的设备在底层都有统- 的接口。从面向对象的角度来看,kobject可认为是最底层的一个基类,后续的bus_ _type、 devices、 device_ _driver 都是它的子类。每一个在内核中注册的kobject对象都对应与sysfs文件系统中的一个目录。


kset不仅仅自己是个kobject,还能挂载多个kobject,这说明kset是kobject的集合容器。


kset包含了一组kobject结构,这些kobject可以有相同或者不同的ktype。kset是一个基础的容器类型,它包含了kobject的集合。kset自身也内嵌了一个kobject结构,不过你可以不用关注这个实现的细节,因为kernel中的kset核心程序已经做好这些事情了。’


强烈推荐看下面这些注释之前,先看看这篇文章[翻译]你不会想知道的kobject,kset,和ktypes


struct kobject {
const char *name;                            //在sysfs下所对应的名字
struct list_ head entry;                    //挂接到kset中的链表单元
struct kobject * parent;                  //所属的父kobject
struct kset * kset;                          //所属的kset
struct kobj_ _type *ktype;                   //所属的类型
struct sysfs_ dirent *sd;                    //sysfs文件系统中的文件节点入口
struct kref kref;                             //引用计数
unsigned int state_ initialized:1;             //已初始化标志位
unsigned int state_ in_ sysfs:1;              //已添加到sysfs标志位
unsigned int state_ add_ uevent_ sent:1;      //add事件已发送标志位
unsigned int state_ remove_ uevent_ sent:1;   //remove事件已发送标志位


极少会需要kernel代码区创建一个单独的kboject结构,除了后面所述的一个显著例外。相反,kobject被用来控制访问一个更大的,具有特定作用域的对象,为了达到这个作用,kobject将会被嵌入到其他结构体中。如果你用面向对象的角度来看,kobject结构可以被看做顶层的抽象类,其他类都是从这个类派生出来的。


kset与kobject 结构肯定是嵌入到更高级的数据结构之中使用,如

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对应一个目录就是对应一个kset


四、设备驱动模型:总线(bus)


总线对设备和驱动进行匹配probe,首先是对某个驱动或设备链表进行遍历(mach),然后一一匹配。Linux使用总线的概念来管理设备与驱动。在某种具体的总线上,挂着同种类的设备与驱动。从内核视角来看,想找某种设备,就从具体的某个总线上寻找,然后遍历这条总线。 添加一个设备,主要的工作是初始化设备结构体,并把它添加到对应的总线上去。在总线上将去匹配挂在该总线

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bus是通过subsys_private进行管理device和driver


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可以看到subsys_ private数据结构下有两个链表-个用于挂载device另一个用于挂载device_ driver,从而实现bus对device和device_ _driver管理。


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