最終 store attrs 模式 用戶 kref 方式 內核 電源管理

Linux系統將設備和驅動歸一到設備驅動模型中了來管理

設備驅動程序功能:

    1,對硬件設備初始化和釋放

    2,對設備進行管理,包括實參設置,以及提供對設備的統一操作接口

    3,讀取應用程序傳遞給設備文件的數據或回送應用程序請求的數據

    4,檢測或處理設備出現的錯誤

設備驅動模型提供了硬件的抽象包括:

1,電源管理

  其實,電源管理就是一些設備不工作的時候,讓它歇一會,休眠一會(最低消耗),達到省電的目的

  它的一個重要的功能是:

   省電模式下,使系統中的設備以一定的先後順序掛起

   在全速工作模式下,使系統的設備以一定的先後順序恢復運行

      就是這個意思,一條總線上有n個設備,只用當n個設備都掛起的時候,那個總線才能掛起。但是,只要有一個設備恢復,總線就得恢復

2,即插即用設備支持

  這個大家都深有體會,你把PS/2的鼠標,鍵盤拔出來,然後再插上去,看看是不是沒反應了。但是把USB的鼠標鍵盤拔下來再插上去,可以繼續用

  這就是傳說中的即插即用的支持

3,與用戶空間的通信

   和用戶間通信的方式很多,以前大名鼎鼎的proc文件系統,就是一個鮮明的代表。它給了用戶一雙千裏眼。但是proc還是被後來者sysfs文件系統給拿下了,從此改朝換代。

  雖然proc依然在世,但是它的影響力已經下降。同時不得不說,proc得到過天下,肯定是有它的過人之處,那裏sysfs可能會受挫。但是強者依然不是那麽好動搖的

Linux設備驅動模型有幾個基本數據結構模型:kobject,kset,subsystem

kobject:這是設備驅動模型的基礎,就想是一座樓的地板磚和磚頭。sysfs是它的子子孫孫,父父爺爺撐起來的

struct kobject

{

    const char *name; //顯示在sysfs中的名稱

    struct list_head entry;   //下一個kobject結構

    struct kobject *parent;   //指向父kobject結構體,如果存在

    struct kset   *kset;    //指向kset集合

    struct kobj_type  *ktype; //指向kobject類型描述符

    struct sysfs_dirent *sd; //對應sysfs的文件目錄

    struct kref kref;        //kobject引用計數

    unsigned int state_initialized:1; //是否初始化

    unsigned int state_in_sysfs:1; //是否加入sysfs

    unsigned int state_add_uevent_sent:1; //是否支持熱插

    unsigned int state_remove_uevent_sent:1; //是否支持熱拔

}

void kobject_init(struct kobject *kobj,struct kobj_type *ktype)

{

  char * err_str;

  if(!kobj)

  {

    err_str = "invalid kobject pointer!"

    goto error;

  }

  if(!ktype)

  {

    err_str = "must have a ktype to be initialized properly!\n";

    goto error;

  }

  if(kobj->state_initialized)

  {

    printk(KERN_ERR"kobject (%p): tried to init an initialized"

                    "object ,something is seriously wrong.\n",kobj);

    dump_stack();

  }

  kobject_init_internal(kobj); //初始化kobject的內部成員

  kobj->ktype = ktype ;    //為kobject綁定一個ktype屬性

  return ;

error:

   printk(KERN_ERR"kobject (%p) : %s\n",kobj,err_str);

   dump_stack();

}

static void kobject_init_internal(struct koject *kobj)

{

  if(!kobj)

    return ;

  kref_init(&kobj->kerf);

  INIT_LIST_HEAD(&kobj->entry);

  kobj->state_in_sysfs = 0;

  kobj->state_add_uevent_sent = 0;

  kobj->state_remove_uevent_sent = 0;

  kobj->state_initialized = 1;

}

內核接口:

    kobject_init();  始化kobject

    kobject_get(); 增加kobject引用計數

    kobject_put();  減少kobject引用計數,計數為零時,調用kobject_release()釋放,它在kobj_type裏面

    kobject_set_name(); 設置名字

    kobject_rename();    重命名

    kobject_add()      添加

    

每個kobject都會有一個屬性kobj_type

struct kobj_type

{

  void (*release)(struct kobject *kobj); //釋放kobject和其他占用資源的函數

  struct sysfs_ops *sysfs_ops;      //操作屬性的方法

  struct attribute **default_attrs;     //屬性數組

};

struct attribute

{

  const char *name;       //屬性的名稱

  struct module *owner;    //只用擁有該屬性的模塊,已經不常使用

  mode_t mode;        //屬性讀寫權限

};

struct sysfs_ops

{

  ssize_t (*show)(struct kobject *,struct attribute *,char *);  //讀屬性操作函數

  ssize_t (*store)(struct kobject *,struct attribute *,const char *,size_t); //寫屬性操作函數

};

struct kobject *kobject_get(struct kobject *kobj)

{

  if(kobj)

    kref_get(&kobj->kerf);

  return kobj;

}

void kobject_put(struct kobject *kobj)

{

  if(kobj)

  {

     if(!kobj->state_initialized)

      WARN(1,KERN_WARNING"kobject: ‘%s‘ (%p):is not initialized,yet kobject_put() is being called.\n",kobject_name(kobj),kobj);

      kref_put(&kobj->kref,kobject_release);

  }

}

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通常kobject類型的default_attr成員定義了kobjet擁有的所有默認屬性。但是特殊情況下,可以添加一些默認的屬性:

添加屬性文件:

int sysfs_create_file(struct kobject *kobj,const struct attribute *attr);

刪除屬性文件:

void sysfs_remove_file(struct kobject *kobj , const struct attribute *attr);

struct kset

{

  struct list_head list; //連接所包含的kobject對象的鏈表首地址

  spinlock_t list_lock; //維護list鏈表的自旋鎖

  struct kobject kobj; //內嵌kobject,說明kset本身也是一個目錄

  struct kset_uevent_ops *uevent_ops; //熱插拔事件

};

struct kset_uevent_ops

{

  int (*filter)(struct kset *kset,struct kobject *kobj);

  const char *(*name)(struct kset *kset,struct kobject *kobj);

  int (*uevent)(struct kset *kset,struct kobject *kobj,struct kobj_uevent_ent *env);

};

kset和kobject關系:

1,kset集合包含了屬於其的kobject結構體,kset.list鏈表用來 連接第一個和最後一個kobject對象。第一個kobject使用entry連接kset集合和第二個kobject對象。第二個kobject對象使用entry連接第一個kobject對象和第三個kobject對象,依次類推,最終形成了一個kobject對象的鏈表

2,所有的kobject結構的parent指針指向kset包含的kobject對象,構成一個父子層次關系

3,kobject的所有kset指針指向包含它的kset集合,所以通過kobject對象很容易就能找到kset集合

4,kobject的kobj_type指針指向自身的kobj_type,每一個kobject都有一個單獨的kobj_type結構。另外在kset集合中也有一個kobject結構體,該結構體的XXX也指向一個kobj_type結構體。可知,kobj_type中定義了一組屬性和操作屬性的方法。這裏註意:kset中kobj_type的優先級要高於kobject對象中的kobj_type的優先級。如果兩個kobj_type都存在,那麽優先調用kset中的函數。如果kset中的kobj_type為空,才調用各個kobject結構體本身對應的kobj_type中的函數

5,kset中的kobj也負責對kset的引用計數

kset操作

void kset_init(struct kset *k) //初始化

{

  kobject_init_internal(&k->kobj);

  INIT_LIST_HEAD(&k->list);

  spin_lock_init(&k->list_lock);

}

int kset_register(struct kset *k); //註冊函數

void kset_unregister(struct kset *k); //註銷函數

static inline struct kset *kset_get(struct kset *k);

static inline void kset_put(struct kset *k);

設備驅動模型的三大組件

總線:

 struct bus_type

{

  const char *name;

  struct bus_attribute *bus_attrs;

  struct device_attribute *dev_attrs;

  struct driver_attribute *drv_attrs;

  int (*match)(struct device *dev,struct device_driver *drv);

  int (*uevent)(struct device *dev,struct kobj_uevent_env *env);

  int (*probe)(struct device *dev);

  int (*remove)(struct device *dev);

  void (*shutdown)(struct device *dev);

  int (*suspend)(struct device *dev,pm_message_t state);

  int (*suspend_late)(struct device *dev,pm_message_t state);

  int (*resume_early)(struct device *dev);

  

  struct dev_pm_ops *pm;

  struct bus_type_private *p;

};

struct bus_type_private

{

  struct kset subsys; //代表該bus子系統,裏面的kobj是該bus的主kobj,也就是最頂層

  struct kset *drivers_kset; //掛載到該總線上的所有驅動集合

  struct kset * devices_kset; //掛載到該總線上的所有設備集合

  struct klist klist_devices; //所有的設備列表

  struct klist klist_drivers; //所有的驅動程序列表

  struct block_notifier_head bus_notifier;

  unsigned int drivers_autoprobe:1; //設置是否在驅動註冊是,自動彈出設備

  struct bus_type *bus; //回指向包含自己的總線

};

int bus_register(struct bus_type *bus);

void bus_unregister(struct bus_type *bus);

struct bus_attribute

{

  struct attribute attr;

  ssize_t (*show)(struct bus_type *bus,char *buf);

  ssize_t (*store)(struct bus_type *bus,const char *buf,size_t count);

};

int bus_create_file(struct bus_type *bus,struct bus_attribute *attr);

void bus_remove_file(struct bus_type *bus,struct bus_attribute *attr);

設備:

 struct device

{

  struct klist klist_children; //連接子設備的鏈表

  struct device *parent; //指向父設備的指針

  struct kobject kobj; //內嵌的kobject

  char bus_id[BUS_ID_SIZE]; //連接到總線上的位置

  unsigned uevent_supress:1; //是否支持熱插拔事件

  const char *init_name; //設備的初始化名字

  struct device_type *type; //設備相關的特殊處理函數

  struct bus_type *bus; //指向連接的總線指針

  struct device_driver *driver; //指向該設備的驅動程序

  void *driver_data; //指向驅動程序私有數據的指針

  struct dev_pm_info power; //電源管理信息

  dev_t devt; //設備號

  struct class *class; //指向設備所屬類

  struct attribute_group **groups; //設備的組屬性

  void (*release)(struct device *dev); //釋放設備描述符的回調函數

  ...

};

int device_register(struct device *dev);

void device_unregister(struct device *dev);

struct device_attribute

{

  struct attribute attr;

  ssize_t (*show)(struct device *dev,struct device_attribute *attr,char *buf);

  ssize_t (*store)(struct device *dev,struct device_attribute *attr,const char *buf,size_t count);

};

int device_create_file(struct device *device,struct device_attribute);

void device_remove_file(struct device *dev,struct device_attribute *attr);

驅動:

struct device_driver

{

  const char *name;  //設備驅動名字

  struct bus_type *bus; //指向驅動屬於的總線,總線上有很多設備

  struct module *owner; //設備驅動自身模塊

  const char *mod_name; //設備驅動名字

  int (*probe)(struct device *dev); /探測函數

  int (*remove)(struct device *dev);

  void (*shutdown)(struct device *dev);

  int (*suspend)(struct device *dev,pm_message_t state);

  int (*resume)(struct device *dev);

  struct attribute_group **group;

  struct dev_pm_ops *pm;

  struct driver_private *p;

};

struct driver_private

{

  struct kobject kobj; //內嵌kobject結構,用來構建設備驅動程序模型

  struct klist klist_devices; //該驅動支持的所有設備鏈表

  struct klist_node knode_bus; //該驅動所屬總線

  struct module_kobject *mkobj; //驅動的模塊

  struct device_driver *driver; //指向驅動本身

};

int driver_register(struct device_driver *drv);

void driver_unregister(struct device_driver *drv);

struct driver_attribute

{

  struct attribute attr;

  ssize_t (*show)(struct device_driver *driver ,char *buf);

  ssize_t (*store)(struct device_driver*driver,const char *buf,size_t count);

};

int driver_create_file(struct device_driver *drv,struct driver_attribute *attr);

void driver_remove_file(struct device_driver *drv,struct driver_attribute *attr);

Linux 設備驅動模型