努力成为linux kernel hacker的人李万鹏原创作品,转载请标明出处
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Linux设备模型是由总线(bus_type),设备(device),驱动(device_driver)这三个数据结构来描述的。在设备模型中,所有的设备都通过总线来连接。即使有些设备没有连接到一根物理上的总线,Linux为其设置了一个内部的,虚拟的platform总线,来维持总线,驱动,设备的关系。总线是处理器与一个或者多个设备之间的通道。比如一个USB控制器通常是一个PCI设备,设备模型展示了总线和他们所控制的设备之间的连接。
一般来说可以这么理解,整个的设备模型是一个OO的体系结构,总线,设备,驱动都是其中鲜活存在的对象,kobject是他们的基类,所实现的只是一些公共的接口,kset是同种类型的kobject对象的集合,也可以说是对象的容器。只是因为C语言里不可能会有C++语言里类的class继承等概念,只有通过kobject嵌入到对象结构中来实现。这样,内核使用kobject将各个对象连接起来组成一个分层的体系结构。kobject结构中包含了parent成员,指向了另一个kobject结构,也就是这个分层结构的上一层结点。而kset是通过链表来实现的。
kobject是Linux在2.6中新引进的统一的设备管理模型,目的是对Linux的2.6系统所有的设备进行统一的管理。kobject是组成设备模型的基本结构。kobject是驱动程序模型中的一个核心数据结构,与sysfs文件系统自然的绑定在一起:——每个kobject对应sysfs文件系统中的一个目录。kobject往往被嵌入到设备驱动程序模型中的组件中,如总线,设备和驱动程序的描述符。kobject的作用是,为所属“容器”提供
.引用计数器
.维持容器的层次列表或组
.为容器的属性提供一种用户态查看的视图
kset是同类型kobject结构的一个集合体,通过kset数据结构可将kobjects组成一棵层次树。
subsys描述该总线的子系统,subsys是一个kset结构,他连接到一个全局变量kset bus_subsys中。这样,每一根总线系统都会通过bus_subsys结构连接起来。kset *devices_kset是指向该总线所有设备的集合的指针,kset *drivers_kset是指向该总线所有驱动的集合的指针。该总线上的设备和驱动分别用一个链表连接在一起,分别是klist_devices,klist_drivers。每次都用kset *drivers_kset,kset *devices_kset遍历所有设备/驱动很麻烦,用klist比较直接方便。
需要注意的是,总线也是设备,也必须按设备注册。这里的parent是指该设备所属的父设备,struct kobject kobj;表示该设备并把它连接到结构体系中的kobject。请注意,作为一个通用准则,device->kobj->parent与&device->parent->kobj是相同的。bus_id是在总线上唯一标识该设备的字符串。struct bus_type *bus;标识了该设备连接在何种类型的总线上。struct device_driver *driver;管理该设备的驱动。void (*release)(struct device *dev);当指向设备的最后一个引用被删除时,内核调用该方法。它将从内嵌的kobject的release方法中调用。device_private中的knode_parent,knode_driver,knode_bus分别是挂入parent,驱动,总线链表中的指针。
name指向驱动的名字,上边的device中也有一个名为bus_id的字符数组。查看一下,struct bus_type中有一个match,函数,这个是干什么用的呢。设备有了驱动才可以工作,只有驱动没有设备也是不行,驱动和设备需要关联上,这就需要这个match函数。驱动和设备是通过name来管理的,所以在match函数中要比较device的bus_id和driver中的name是否相等。如果相等,就说明驱动和设备互相找到了,这时device_driver中的probe函数被调用。我下边的例子中是这样实现的:
下面是一个测试程序:
BUS:
DEVICE:
DRIVER:
Makefile:
测试:
参考:
《Linux设备驱动程序(第三版)》
《Linux那些事儿之我是USB》