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Linux设备驱动程序学习笔记

Linux设备模型2

[日期:2011-08-28] 来源:Linux社区  作者:en_wang [字体: ]
Linux 2.6内核的一个重要特色是提供了统一的内核设备模型。随着技术的不断进步,系统的拓扑结构越来越复杂,对智能电源管理、热插拔以及plug and play的支持要求也越来越高,2.4内核已经难以满足这些需求。为适应这种形势的需要,2.6内核开发了全新的设备模型。
1. Sysfs文件系统
Sysfs文件系统是一个类似于proc文件系统的特殊文件系统,用于将系统中的设备组织成层次结构,并向用户模式程序提供详细的内核数据结构信息。其顶层目录主要有:
Block目录:包含所有的块设备
Devices目录:包含系统所有的设备,并根据设备挂接的总线类型组织成层次结构
Bus目录:包含系统中所有的总线类型
Drivers目录:包括内核中所有已注册的设备驱动程序
Class目录:系统中的设备类型(如网卡设备,声卡设备等)
2. 内核对象机制关键数据结构
2.1 kobject内核对象
Kobject 是Linux 2.6引入的新的设备管理机制,在内核中由struct kobject表示。通过这个数据结构使所有设备在底层都具有统一的接口,kobject提供基本的对象管理,是构成Linux 2.6设备模型的核心结构,它与sysfs文件系统紧密关联,每个在内核中注册的kobject对象都对应于sysfs文件系统中的一个目录。
Kobject结构定义为:
struct kobject {
char * k_name;    指向设备名称的指针
char name[KOBJ_NAME_LEN];   设备名称
struct kref kref;    对象引用计数
struct list_head entry;   挂接到所在kset中去的单元
struct kobject * parent; 指向父对象的指针
struct kset * kset;    所属kset的指针
struct kobj_type * ktype;   指向其对象类型描述符的指针
struct dentry * dentry; sysfs文件系统中与该对象对应的文件节点路径指针
};
其中的kref域表示该对象引用的计数,内核通过kref实现对象引用计数管理,内核提供两个函数kobject_get()、kobject_put()分别用于增加和减少引用计数,当引用计数为0时,所有该对象使用的资源将被释放。
Ktype 域是一个指向kobj_type结构的指针,表示该对象的类型。Kobj_type数据结构包含三个域:一个release方法用于释放kobject占 用的资源;一个sysfs_ops指针指向sysfs操作表和一个sysfs文件系统缺省属性列表。Sysfs操作表包括两个函数store()和 show()。当用户态读取属性时,show()函数被调用,该函数编码指定属性值存入buffer中返回给用户态;而store()函数用于存储用户态 传入的属性值。
2.2 kset内核对象集合
Kobject通常通过kset组织成层次化的结构,kset是具有相同类型的kobject的集合,在内核中用kset数据结构表示,定义为:
struct kset {
struct subsystem * subsys;   所在的subsystem的指针
struct kobj_type * ktype;   指向该kset对象类型描述符的指针
struct list_head list;      用于连接该kset中所有kobject的链表头
struct kobject kobj;     嵌入的kobject
struct kset_hotplug_ops * hotplug_ops; 指向热插拔操作表的指针
};
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。Ktype域指向一个kobj_type结构,被该 kset中的所有kobject共享,表示这些对象的类型。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。
2.3 subsystem内核对象子系统
Subsystem是一系列kset的集合,描述系统中某一 类设备子系统,如block_subsys表示所有的块设备,对应于sysfs文件系统中的block目录。类似的,devices_subsys对应于 sysfs中的devices目录,描述系统中所有的设备。Subsystem由struct subsystem数据结构描述,定义为:
struct subsystem {
struct kset kset;       内嵌的kset对象
struct rw_semaphore rwsem; 互斥访问信号量
};
每 个kset必须属于某个subsystem,通过设置kset结构中的subsys域指向指定的subsystem可以将一个kset加入到该 subsystem。所有挂接到同一subsystem的kset共享同一个rwsem信号量,用于同步访问kset中的链表。linux
【内容导航】
第1页:简介 第2页:构造和运行模块
第3页:字符设备驱动程序 第4页:并发与静态
第5页:高级字符驱动程序操作--ioctl 第6页:高级字符驱动学习--阻塞型I/0
第7页:时间、延迟及延缓操作 第8页:tasklet,工作队列,共享队列
第9页:分配内存 第10页:与硬件通信
第11页:中断处理 第12页:Linux设备模型1
第13页:Linux设备模型2 第14页:Linux设备模型3
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