【原创】linux设备模型之kset/kobj/ktype分析 (2)

【原创】linux设备模型之kset/kobj/ktype分析

kobject在创建的时候,默认设置kobj_type的值为dynamic_kobj_ktype,通常kobject会嵌入在其他结构中来使用,因此它的初始化跟特定的结构相关,典型的比如struct device和struct device_driver;

在/sys文件系统中,通过echo/cat的操作,最终会调用到show/store函数,而这两个函数的具体实现可以放置到驱动程序中;

2.4 结构关系

为了更形象的说明这几个结构体的关系,再来一张图:

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kset既是kobject的集合,本身又是一个kobject,进而可以添加到其他的集合中,从而就可以构建成复杂的拓扑结构,满足/sys文件夹下的文件组织需求;

如果只看kset/kobject的数据结构组织,可能还是会迷惑,它怎么跟Linux的设备模型相关?这时就不得不提到Linux内核中一个很精妙的存在container_of,它可以通过成员变量的地址来获取所在结构的地址信息。前文提到过kobject/kset结构本身不会单独使用,通常都是会嵌套在其他结构中,既然kobjcet/kset能组织成拓扑结构,那么包含它们的结构同样可以构建这个关系,因为可以通过container_of就可以找到结构体的首地址。

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结构体A、B、C、D、E同样可以构建拓扑结构关系;

struct device和struct device_driver结构体中都包含了struct kobject,而struct bus_type结构体中包含了struct kset结构,这个也就对应到前文提到的设备和驱动都添加到总线上,由总线来负责匹配;

3. 流程分析

kobject/kset的相关代码比较简单,毕竟它只是作为一个结构体嵌入其他high-level的结构中,充当纽带的作用。不过,我还是简单的上一张图吧:

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完成的工作基本就是分配结构体,初始化各个结构体字段,构建拓扑关系(主要是添加到kset的list中,parent的指向等)等,看懂了结构体的组织,这部分的代码理解起来就很轻松了;

4. 示例

先上一个原理图:

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4.1 代码 #include <linux/kernel.h> #include <linux/module.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/kobject.h> //自定义一个结构,包含了struct kobject子结构 struct test_kobj { int value; struct kobject kobj; }; //自定义个属性结构体,包含了struct attribute结构 struct test_kobj_attribute { struct attribute attr; ssize_t (*show)(struct test_kobj *obj, struct test_kobj_attribute *attr, char *buf); ssize_t (*store)(struct test_kobj *obj, struct test_kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t count); }; //声明一个全局结构用于测试 struct test_kobj *obj; //用于初始化sysfs_ops中的函数指针 static ssize_t test_kobj_attr_show(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, char *buf) { struct test_kobj_attribute *test_kobj_attr; ssize_t ret = -EIO; test_kobj_attr = container_of(attr, struct test_kobj_attribute, attr); //回调到具体的实现函数 if (test_kobj_attr->show) ret = test_kobj_attr->show(container_of(kobj, struct test_kobj, kobj), test_kobj_attr, buf); return ret; } //用于初始化sysfs_ops中的函数指针 static ssize_t test_kobj_attr_store(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, const char *buf, size_t count) { struct test_kobj_attribute *test_kobj_attr; ssize_t ret = -EIO; test_kobj_attr = container_of(attr, struct test_kobj_attribute, attr); //回调到具体的实现函数 if (test_kobj_attr->store) ret = test_kobj_attr->store(container_of(kobj, struct test_kobj, kobj), test_kobj_attr, buf, count); return ret; } //用于初始化kobj_ktype const struct sysfs_ops test_kobj_sysfs_ops = { .show = test_kobj_attr_show, .store = test_kobj_attr_store, }; //用于初始化kobj_ktype,最终用于释放kobject void obj_release(struct kobject *kobj) { struct test_kobj *obj = container_of(kobj, struct test_kobj, kobj); printk(KERN_INFO "test kobject release %s\n", kobject_name(&obj->kobj)); kfree(obj); } //定义kobj_ktype,用于指定kobject的类型,初始化的时候使用 static struct kobj_type test_kobj_ktype = { .release = obj_release, .sysfs_ops = &test_kobj_sysfs_ops, }; //show函数的具体实现 ssize_t name_show(struct test_kobj *obj, struct test_kobj_attribute *attr, char *buffer) { return sprintf(buffer, "%s\n", kobject_name(&obj->kobj)); } //show函数的具体实现 ssize_t value_show(struct test_kobj *obj, struct test_kobj_attribute *attr, char *buffer) { return sprintf(buffer, "%d\n", obj->value); } //store函数的具体实现 ssize_t value_store(struct test_kobj *obj, struct test_kobj_attribute *attr, const char *buffer, size_t size) { sscanf(buffer, "%d", &obj->value); return size; } //定义属性,最终注册进sysfs系统 struct test_kobj_attribute name_attribute = __ATTR(name, 0664, name_show, NULL); struct test_kobj_attribute value_attribute = __ATTR(value, 0664, value_show, value_store); struct attribute *test_kobj_attrs[] = { &name_attribute.attr, &value_attribute.attr, NULL, }; //定义组 struct attribute_group test_kobj_group = { .name = "test_kobj_group", .attrs = test_kobj_attrs, }; //模块初始化函数 static int __init test_kobj_init(void) { int retval; printk(KERN_INFO "test_kobj_init\n"); obj = kmalloc(sizeof(struct test_kobj), GFP_KERNEL); if (!obj) { return -ENOMEM; } obj->value = 1; memset(&obj->kobj, 0, sizeof(struct kobject)); //添加进sysfs系统 kobject_init_and_add(&obj->kobj, &test_kobj_ktype, NULL, "test_kobj"); //在sys文件夹下创建文件 retval = sysfs_create_files(&obj->kobj, (const struct attribute **)test_kobj_attrs); if (retval) { kobject_put(&obj->kobj); return retval; } //在sys文件夹下创建group retval = sysfs_create_group(&obj->kobj, &test_kobj_group); if (retval) { kobject_put(&obj->kobj); return retval; } return 0; } //模块清理函数 static void __exit test_kobj_exit(void) { printk(KERN_INFO "test_kobj_exit\n"); kobject_del(&obj->kobj); kobject_put(&obj->kobj); return; } module_init(test_kobj_init); module_exit(test_kobj_exit); MODULE_AUTHOR("LoyenWang"); MODULE_LICENSE("GPL"); 4.2 Makefile ifneq ($(KERNELRELEASE),) obj-m:=test_kobject.o else KERDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build PWD:=$(shell pwd) all: make -C $(KERDIR) M=$(PWD) modules clean: rm -f *.ko *.o *.symvers *.cmd *.cmd.o modules.* *.mod.c endif

Makefile没有太多好说的,注意Tab的使用,否则容易出错;

4.3 测试结果

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