linux设备驱动模型一三基础结构之Kset
有时候，某个设备的可能具有多个kobject的子类对象，或者某些设备具有相同的特性，为了便于管理，应该把这些对象统一放入一个容器中。这里要用到的容器就是kset。kset只是kobject的一个集合。对应到linux文件系统中，一个kset就是/sys下的一个文件夹。
Kset本身也是一个kobject，所以它在sysfs里同样表现为一个目录，但它和kobject的不同之处在于kset可以看作是一个容器，如果你把它类比为C++里的容器类如list也无不可。Kset之所以能作为容器来使用，其内部正是内嵌了一个双向链表结构struct list_head
kset 象 kobj_type 结构的扩展; 一个 kset 是嵌入到相同类型结构的 kobject 的集合。但 struct kobj_type 关注的是对象的类型，而struct kset 关心的是对象的聚合和集合，其主要功能是包容，可认为是kobjects 的顶层容器类。每个 kset 在内部包含自己的 kobject, 并可以用多种处理kobject 的方法处理kset。 ksets 总是在 sysfs 中出现; 一旦设置了 kset 并把它添加到系统中, 将在 sysfs 中创建一个目录；kobjects 不必在 sysfs 中表示, 但kset中的每一个 kobject 成员都在sysfs中得到表述。
kobject建立的目录下只能添加文件，
kset建立的目录下添加目录，
kset是具有相同类型的kobject的集合。
struct kset:
struct kset {
struct list_head list;//连接该kset中所有kobject的链表头
spinlock_t list_lock;
struct kobject kobj; //内嵌的kobject
const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;//处理热插拔事件的操作集合
};
包含在
kset
中的所有
kobject
被组织成一个双向循环链表，
list
域正是该链表的头
。
Kset
数据结构还内嵌了一个
kobject
对象（由
kobj
域表示），所 有属于这个
kset
的
kobject
对象的
parent
域均指向这个内嵌的对象。此外，
kset
还依赖于
kobj
维护引用计数：
kset
的引用计数实际上就是内嵌的
kobject
对象的引用计数
我们在看一下kobject、kset的关系：
从图中我们可以看出，要使一个kobject 和 kset关联，只需要 把它的kset指针指向相应的kSet
Kset的操作与kobject类似,因为kset中内嵌了一个kobject结构,所以,大部份操作都是集中在kset->kobject上.具体分析一下kset_create_and_add()这个接口,类似上面分析的kobject接口,这个接口也包括了kset的大部分操作.代码如下:
struct kset *kset_create_and_add(const char *name,
const struct kset_uevent_ops *uevent_ops,
struct kobject *parent_kobj)
{
struct kset *kset;
int error;
kset = kset_create(name, uevent_ops, parent_kobj); //创建一个kset
if (!kset)
return NULL;
error = kset_register(kset);//注册kset
if (error) {
kfree(kset);
return NULL;
}
return kset;
}
Kset_create()用来创建一个struct kset结构我们注意,在这里创建kset时.为其内嵌的kobject指定其ktype结构为kset_ktype.这个结构的定义如下:
static struct kset *kset_create(const char *name,
const struct kset_uevent_ops *uevent_ops,
struct kobject *parent_kobj)
{
struct kset *kset;
int retval;
kset = kzalloc(sizeof(*kset), GFP_KERNEL);
if (!kset)
return NULL;
retval = kobject_set_name(&kset->kobj, name);//设置kset的名字，也即内嵌kobject的名字
if (retval) {
kfree(kset);
return NULL;
}
kset->uevent_ops = uevent_ops;//kset属性操作
kset->kobj.parent = parent_kobj;//设置其parent
/*
* The kobject of this kset will have a type of kset_ktype and belong to
* no kset itself. That way we can properly free it when it is
* finished being used.
*/
kset->kobj.ktype = &kset_ktype;//ktype指定为kset_ktype
kset->kobj.kset = NULL;
return kset;
}
我们注意,在这里创建kset时.为其内嵌的kobject指定其ktype结构为kset_ktype.这个结构的定义如下:
static struct kobj_type kset_ktype = {
.sysfs_ops = &kobj_sysfs_ops,
.release = kset_release,
};
属性文件的读写操作全部都包含在sysfs_ops成员里.kobj_sysfs_ops的定义如下:
const struct sysfs_ops kobj_sysfs_ops = {
.show = kobj_attr_show,
.store = kobj_attr_store,
};Show,store成员对应的函数代码如下所示:
/* default kobject attribute operations */
static ssize_t kobj_attr_show(struct kobject *kobj, struct attribute *attr,
char *buf)
{
struct kobj_attribute *kattr;
ssize_t ret = -EIO;
kattr = container_of(attr, struct kobj_attribute, attr);
if (kattr->show)
ret = kattr->show(kobj, kattr, buf);
return ret;
}
static ssize_t kobj_attr_store(struct kobject *kobj, struct attribute *attr,
const char *buf, size_t count)
{
struct kobj_attribute *kattr;
ssize_t ret = -EIO;
kattr = container_of(attr, struct kobj_attribute, attr);
if (kattr->store)
ret = kattr->store(kobj, kattr, buf, count);
return ret;
}
从上面的代码看以看出.会将struct attribute结构转换为struct kobj_attribte结构.也就是说struct kobj_attribte内嵌了一个struct attribute.
创建好了kset之后,会调用kset_register().这个函数就是kset操作的核心代码了.如下:
int kset_register(struct kset *k)
{
int err;
if (!k)
return -EINVAL;
kset_init(k);//初始化kset
err = kobject_add_internal(&k->kobj);//建立空间层次结构
if (err)
return err;
kobject_uevent(&k->kobj, KOBJ_ADD);//通知用户空间的hotplug程序处理
return 0;
}kobject_add_internal在Kobject里面已经讲了，主要是建立空间的层次结构，这里主要介绍下kobject_uevent.
kobject_uenent的第二个参数是事件的类型，类型是kobject_action的枚举:
enum kobject_action {
KOBJ_ADD,
KOBJ_REMOVE,
KOBJ_CHANGE,
KOBJ_MOVE,
KOBJ_ONLINE,
KOBJ_OFFLINE,
KOBJ_MAX
};kobject_uevent只是简单的调用kobject_uevent_env：
int kobject_uevent(struct kobject *kobj, enum kobject_action action)
{
return kobject_uevent_env(kobj, action, NULL);
}kobject_uevent_env三个参数含义分别为:引起事件的kobject.事件类型(add,remove,change,move,online,offline等).第三个参数是要添加的环境变量.
int kobject_uevent_env(struct kobject *kobj, enum kobject_action action,
char *envp_ext[])
{
struct kobj_uevent_env *env;
const char *action_string = kobject_actions[action];
const char *devpath = NULL;
const char *subsystem;
struct kobject *top_kobj;
struct kset *kset;
const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;
u64 seq;
int i = 0;
int retval = 0;
#ifdef CONFIG_NET
struct uevent_sock *ue_sk;
#endif
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s\n",
kobject_name(kobj), kobj, __func__);
/*由于对事件的处理函数包含在kobject->kset-> uevent_ops中.要处理事件,就必须要找到上层的一个不为空的kset.
如果不存在这样的kset.就退出*/
/* search the kset we belong to */
top_kobj = kobj;
while (!top_kobj->kset && top_kobj->parent)// 由kobject的parent向上查找，直到找到一个kobject包含kset
top_kobj = top_kobj->parent;
if (!top_kobj->kset) {
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: attempted to send uevent "
"without kset!\n", kobject_name(kobj), kobj,
__func__);
return -EINVAL;
}
kset = top_kobj->kset;
uevent_ops = kset->uevent_ops;
/* skip the event, if uevent_suppress is set*/
if (kobj->uevent_suppress) {
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: uevent_suppress "
"caused the event to drop!\n",
kobject_name(kobj), kobj, __func__);
return 0;
}
/* skip the event, if the filter returns zero. */
if (uevent_ops && uevent_ops->filter)// 如果kset中有filter函数，调用filter函数，看看是否需要过滤uevent消息。
if (!uevent_ops->filter(kset, kobj)) {
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: filter function "
"caused the event to drop!\n",
kobject_name(kobj), kobj, __func__);
return 0;
}
/* originating subsystem */
if (uevent_ops && uevent_ops->name)//如果kset中有name函数，调用name函数得到subsystem的名字；否则，subsystem的名字是kset中kobject的名字
subsystem = uevent_ops->name(kset, kobj);
else
subsystem = kobject_name(&kset->kobj);
if (!subsystem) {
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: unset subsystem caused the "
"event to drop!\n", kobject_name(kobj), kobj,
__func__);
return 0;
}
/* environment buffer */
env = kzalloc(sizeof(struct kobj_uevent_env), GFP_KERNEL);// 分配一个kobj_uevent_env，并开始填充env环境变量
if (!env)
return -ENOMEM;
/* complete object path */
devpath = kobject_get_path(kobj, GFP_KERNEL);
if (!devpath) {
retval = -ENOENT;
goto exit;
}
/* default keys */
retval = add_uevent_var(env, "ACTION=%s", action_string);//增加环境变量ACTION=<action name>
if (retval)
goto exit;
retval = add_uevent_var(env, "DEVPATH=%s", devpath);// 增加环境变量DEVPATH=<kobj’s path>
if (retval)
goto exit;
retval = add_uevent_var(env, "SUBSYSTEM=%s", subsystem);// 增加环境变量SUBSYSTEM=<subsystem name>
if (retval)
goto exit;
/* keys passed in from the caller */
if (envp_ext) {
for (i = 0; envp_ext[i]; i++) {
retval = add_uevent_var(env, "%s", envp_ext[i]);// 增加环境变量kobject_uevent_env中参数envp_ext指定的环境变量。
if (retval)
goto exit;
}
}
//为调用hotplug设置环境变量
/* let the kset specific function add its stuff */
if (uevent_ops && uevent_ops->uevent) {
retval = uevent_ops->uevent(kset, kobj, env);//调用kset的uevent函数，这个函数会继续填充环境变量。
if (retval) {
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: uevent() returned "
"%d\n", kobject_name(kobj), kobj,
__func__, retval);
goto exit;
}
}
/*
* Mark "add" and "remove" events in the object to ensure proper
* events to userspace during automatic cleanup. If the object did
* send an "add" event, "remove" will automatically generated by
* the core, if not already done by the caller.
*/
if (action == KOBJ_ADD)
kobj->state_add_uevent_sent = 1;
else if (action == KOBJ_REMOVE)
kobj->state_remove_uevent_sent = 1;
/* we will send an event, so request a new sequence number */
spin_lock(&sequence_lock);
seq = ++uevent_seqnum;
spin_unlock(&sequence_lock);
retval = add_uevent_var(env, "SEQNUM=%llu", (unsigned long long)seq);// 增加环境变量SEQNUM=<seq>，这里seq是静态变量，每次累加
if (retval)
goto exit;
#if defined(CONFIG_NET)
/* send netlink message */
mutex_lock(&uevent_sock_mutex);
list_for_each_entry(ue_sk, &uevent_sock_list, list) {
struct sock *uevent_sock = ue_sk->sk;
struct sk_buff *skb;
size_t len;
/* allocate message with the maximum possible size */
len = strlen(action_string) + strlen(devpath) + 2;
skb = alloc_skb(len + env->buflen, GFP_KERNEL);
if (skb) {
char *scratch;
/* add header */
scratch = skb_put(skb, len);
sprintf(scratch, "%s@%s", action_string, devpath);
/* copy keys to our continuous event payload buffer */
for (i = 0; i < env->envp_idx; i++) {
len = strlen(env->envp[i]) + 1;
scratch = skb_put(skb, len);
strcpy(scratch, env->envp[i]);
}
NETLINK_CB(skb).dst_group = 1;
retval = netlink_broadcast_filtered(uevent_sock, skb,// 调用netlink发送uevent消息
0, 1, GFP_KERNEL,
kobj_bcast_filter,
kobj);
/* ENOBUFS should be handled in userspace */
if (retval == -ENOBUFS)
retval = 0;
} else
retval = -ENOMEM;
}
mutex_unlock(&uevent_sock_mutex);
#endif
/* call uevent_helper, usually only enabled during early boot */
if (uevent_helper[0] && !kobj_usermode_filter(kobj)) {
char *argv [3];
argv [0] = uevent_helper;
argv [1] = (char *)subsystem;
argv [2] = NULL;
retval = add_uevent_var(env, "HOME=/");
if (retval)
goto exit;
retval = add_uevent_var(env,
"PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin");
if (retval)
goto exit;
retval = call_usermodehelper(argv[0], argv,// 调用uevent_helper，最终转换成对用户空间sbin/mdev的调用
env->envp, UMH_WAIT_EXEC);
}
exit:
kfree(devpath);
kfree(env);
return retval;
}
另外一个操作就是将kobject添加到kset,如何将一个kobject添加到kset?
先把kobject的kset成员指向目的kset，即包含这个kobject的kset；然后在前面 分析kobject_add的时候有调用kobject_add(kobj) --.....-> kobj_kset_join(kobj), kobj_kest_join函数的作用就是把kobj自身加入到自身的kset的链表里面。
/* add the kobject to its kset's list */
static void kobj_kset_join(struct kobject *kobj)
{
if (!kobj->kset)
return;
kset_get(kobj->kset);//增加引用计数
spin_lock(&kobj->kset->list_lock);
list_add_tail(&kobj->entry, &kobj->kset->list);//添加到kset链表尾
spin_unlock(&kobj->kset->list_lock);
}
到这里，kset的基本操作也是完了.
最后来看下kset调用流程图：
