Linux设备驱动子系统的构建过程

前面即便文章讲述了基本的数据结构和操作函数，这篇文章将从系统启动开始简述整个驱动子系统的构建过程。

从系统加电开始，首先是一系列初始化过程，这些过程一般由汇编语言代码完成，在成功初始化一些必要的设备之后，程序会执行第一个C函数start_kernel。为了找个驱动子系统的构建过程，需要沿着start_kernel的函数调用顺序差下去，start_kernel()-->rest_init()，在rest_init中启动了一个内核线程，该线程执行函数kernel_init。从kernel_init一路差下去，我们又要经过do_basic_setup，终于发现了driver_init()这个目标。

void __init driver_init( void )
{
        /* These are the core pieces */
        devtmpfs_init();
        devices_init();
        buses_init();
        classes_init();
        firmware_init();
        hypervisor_init();

        /* These are also core pieces, but must come after the
         * core core pieces.
         */
        platform_bus_init();
        system_bus_init();
        cpu_dev_init();
        memory_dev_init();
}

这就是整个驱动子系统构建的初始过程，当然在这个过程之中只是构建一个大的框架，并没有什么真正的设备可以运行。接下来我们挨个看看这些函数。

1、devtmpfs_init()

这一部主要是构建一个临时的/dev文件系统，主要是VFS的内容，此处不述。

2、devices_init()

int __init devices_init( void )
{
        devices_kset = kset_create_and_add( "devices" , &device_uevent_ops, NULL);
        if (!devices_kset)
                return -ENOMEM;
        dev_kobj = kobject_create_and_add( "dev" , NULL);
        if (!dev_kobj)
                goto dev_kobj_err;
        sysfs_dev_block_kobj = kobject_create_and_add( "block" , dev_kobj);
        if (!sysfs_dev_block_kobj)
                goto block_kobj_err;
        sysfs_dev_char_kobj = kobject_create_and_add( "char" , dev_kobj);
        if (!sysfs_dev_char_kobj)
                goto char_kobj_err;

        return 0;

char_kobj_err:
        kobject_put(sysfs_dev_block_kobj);
block_kobj_err:
        kobject_put(dev_kobj);
dev_kobj_err:
        kset_unregister(devices_kset);
        return -ENOMEM;
}

这里创建了三个kobject和一个kset，其中devices_kset和dev_kobj是两个顶级节点，在sysfs文件系统中（一般是目录/sys）尤其对应的两个目录：/sys/devices和/sys/dev，而sysfs_dev_block_kobj和sysfs_dev_char_kobj则是dev_kobj的两个子节点，对应于目录/sys/dev/char和/sys/dev/char。

3、buses_init()

int __init buses_init( void )
{
        bus_kset = kset_create_and_add( "bus" , &bus_uevent_ops, NULL);
        if (!bus_kset)
                return -ENOMEM;
        return 0;
}

这里创建了一个kset--bus_kset，这也是一个顶级节点，对应于目录/sys/bus。

4、classes_init

int __init classes_init( void )
{
        class_kset = kset_create_and_add( "class" , NULL, NULL);
        if (!class_kset)
                return -ENOMEM;
        return 0;
}

这里创建了一个kset--class_kset，这也是一个顶级节点，对应于目录/sys/class。

5、firmware_init

int __init firmware_init( void )
{
        firmware_kobj = kobject_create_and_add( "firmware" , NULL);
        if (!firmware_kobj)
                return -ENOMEM;
        return 0;
}

这里创建了一个kobject--firmware_kobj，这也是一个顶级节点，对应于目录/sys/firmware。

6、hypervisor_init

int __init hypervisor_init( void )<br>{<br>        hypervisor_kobj = kobject_create_and_add( "hypervisor" , NULL);<br>        if (!hypervisor_kobj)<br>                return -ENOMEM;<br>        return 0;<br>}

这里创建了一个kobject--hypervisor_kobj，这也是一个顶级节点，对应于目录/sys/firmware。

以此为界限，下面的几个函数不再是简单创建几个顶级节点这么简单。

7、platform_bus_init

int __init platform_bus_init( void )<br>{<br>        int error;<br><br>        early_platform_cleanup();<br><br>        error = device_register(&platform_bus);<br>        if (error)<br>                return error;<br>        error =  bus_register(&platform_bus_type);<br>        if (error)<br>                device_unregister(&platform_bus);<br>        return error;<br>}

在2.6版本的内核中引入了一种虚拟的总线类型--platform bus。它并不对应真实的总线。在该函数中，首先调用一个函数early_platform_cleanup()，我猜是对启动过程中的数据进行清理，然后会注册一个名为“platform”的设备，这个设备会作为所有platform设备的父节点。在struct device中有一个parent成员就是会了完成这种父子关系的构建。

除了注册一个名为“platform”的设备之外，还会注册一个同样名称的总线，所有的platform设备都被当作挂载到这个总线上。

8、system_bus_init

int __init system_bus_init( void )<br>{<br>        system_kset = kset_create_and_add( "system" , NULL, &devices_kset->kobj);<br>        if (!system_kset)<br>                return -ENOMEM;<br>        return 0;<br>}

这里创建了一个名为system的kset，其父节点为在devices_init中创建的devices_kset。在此kset中是一些和CPU、中断控制器、时钟之类的设备。

9、cpu_dev_init

int __init cpu_dev_init( void )<br>{<br>        int err;<br><br>        err = sysdev_class_register(&cpu_sysdev_class);<br># if defined(CONFIG_SCHED_MC) || defined(CONFIG_SCHED_SMT)<br>        if (!err)<br>                err = sched_create_sysfs_power_savings_entries(&cpu_sysdev_class);<br>#endif<br><br>        return err;<br>}

这里注册了一个名为"CPU"的类，其父节点在system_bus_init中注册的system_kset。其对应的目录为/sys/devices/system/cpu，其中包含CPU相关的属性。

10、memory_dev_init

int __init memory_dev_init( void )
{
        unsigned int i;
        int ret;
        int err;
        unsigned long block_sz;

        memory_sysdev_class.kset.uevent_ops = &memory_uevent_ops;
        ret = sysdev_class_register(&memory_sysdev_class);
        if (ret)
                goto out;

        block_sz = get_memory_block_size();
        sections_per_block = block_sz / MIN_MEMORY_BLOCK_SIZE;

        /*
         * Create entries for memory sections that were found
         * during boot and have been initialized
         */
        for (i = 0; i < NR_MEM_SECTIONS; i++) {
                if (!present_section_nr(i))
                        continue ;
                err = add_memory_section(0, __nr_to_section(i), MEM_ONLINE,
                                         BOOT);
                if (!ret)
                        ret = err;
        }

        err = memory_probe_init();
        if (!ret)
                ret = err;
        err = memory_fail_init();
        if (!ret)
                ret = err;
        err = block_size_init();
        if (!ret)
                ret = err;
out:
        if (ret)
                printk(KERN_ERR "%s() failed: %d\n" , __func__, ret);
        return ret;
}

这里注册了一个名为"memory"的类，其父节点在system_bus_init中注册的system_kset。其对应的目录为/sys/devices/system/memory，其中包含内存相关的属性，如块大小等。