0 Replies Latest reply on Aug 23, 2011 7:49 PM by wensenyuan

    [资料转发分享]linux设备模型中ktype的用法

    Brown Belt

      在上篇《利用udev、sys动态创建设备结点》的记录中,设备驱动中主要依靠下面两个功能完成的:

      1、在/sys/class下创建farsight_class类

      my_class =class_create(THIS_MODULE, "farsight_class");

      2、在farsight_class中创建新的class设备

      class_device_create(my_class,NULL, devno, NULL,"farsight_dev");

      然后会在/sys中出现如图的文件结构:

      1

      其中”dev”和uevent都是“属性”,可以读取dev获取设备的主次设备号;也可以对uevent操作;让内核发出“add”事件用于热插拔。如:

      1

      1

      注:这里写入任何值都会导致“add”事件的产生,udevmonitor检测时现象如下:

      UEVENT[1220019773.507374] add????? /class/farsight_class/farsight_dev (farsight_class)

      那么上述功能实现的原理是什么呢?现在就要过度到本文的主题ktype的使用了。先认识下这个结构

      kype的结构定义为:

      struct kobj_type {
              void (*release)(struct kobject *);
              struct sysfs_ops *sysfs_ops;/*提供实现以下属性的方法*/
               struct attribute **default_attrs; /*用于保存类型属性列表(指针的指针) */
               };

      其中 attribute定义为:

      struct attribute {
              char *name;/*属性的名字(在kobject的sysfs 目录中显示,如上文的dev、uvent)*/
              struct module *owner;/*指向模块的指针(如果有), 此模块负责实现这个属性*/
              mode_t mode; /*属性的保护位,modes 的宏定义在 :例如S_IRUGO 为只读属性等等*/
              }; /*default_attrs 列表中的最后一个元素必须用 0 填充*/

      sysfs 系统中的属性读写是由 kobj_type->sysfs_ops 成员中的函数完成的:

      struct sysfs_ops {
              ssize_t (*show)(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, char *buffer);
              ssize_t (*store)(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, const char *buffer, size_t size);
              };

      当用户空间读取一个属性时(如:#cat dev),内核会使用指向 kobject 的指针(kobj)和正确的属性结构(*attr)来调用show 方法,该方法将给定属性值编码进缓冲(buffer)(注意不要越界( PAGE_SIZE 字节)), 并返回实际数据长度。

      也可对所有 kobject (通常指在一个kset关联的范围内)关联的属性使用同一个 show 方法,用传递到函数的 attr 指针来判断所请求的属性。有的 show 方法包含对属性名字的检查。有的show 方法会将属性结构嵌入另一个结构(本文举的例子就是用的这种方法), 这个结构包含需要返回属性值的信息,这时可用container_of 获得上层结构的指针以返回属性值的信息。

      当用户空间写入一个属性时(如echo “hello” > event)内核会使用指向 kobject 的指针(kobj)和正确的属性结构(*attr)来调用store 方法。

      store 方法将存在缓冲(buffer)的数据( size为数据的长度,不能超过 PAGE_SIZE )解码并保存新值到属性(*attr), 返回实际解码的字节数。store 方法只在拥有属性的写权限时才能被调用。此时注意:接收来自用户空间的数据一定要验证其合法性。如果到数据不匹配, 返回一个负的错误值。

      每一个 kobject 需要有一个关联的 kobj_type 结构,指向这个结构的指针能在 2 个不同的地方找到:

      (1)kobject 结构自身包含一个成员(ktype)指向kobj_type ;

      struct kobject {
              ……
              struct kobj_type    * ktype;/*负责对该kobject类型进行跟踪的struct kobj_type的指针*/
              ……
              }

      (2)如果这个 kobject 是一个 kset 的成员, kset 会提供kobj_type 指针。

      struct kset {
              struct kobj_type    * ktype; /*指向该kset对象类型的指针*/
              ……
              }

      访问属性的时候到底是用的哪个kobj_type呢?

      下面这个函数用以查找指定kobject的kobj_type 指针:

      static inline struct kobj_type * get_ktype(struct kobject * k)
              {
                  if (k->kset && k->kset->ktype)
                      return k->kset->ktype;
                  else
                      return k->ktype;
              }

      上面可以看出,kset中的ktype这个类型优先于 kobject 自身中的 ktype 。因此在典型的应用中, 在 struct kobject 中的 ktype 成员被设为 NULL, 而 kset 中的ktype是实际被使用的。

      下面通过跟踪class_device_create(my_class,NULL, devno, NULL,"farsight_dev");来确定ktype的使用。

      1、

      struct class_device *class_device_create(……)
              {
              ……
              retval = class_device_register(class_dev);
               }

      2、

      int class_device_register(struct class_device *class_dev)
              {
               class_device_initialize(class_dev);
               return class_device_add(class_dev);
               }

      3、

      void class_device_initialize(struct class_device *class_dev)
              {
              kobj_set_kset_s(class_dev, class_obj_subsys);
               kobject_init(&class_dev->kobj);
              INIT_LIST_HEAD(&class_dev->node);
               }

      4、

      #define kobj_set_kset_s(obj,subsys) \
               (obj)->kobj.kset = &(subsys).kset
              从中可以看出名为“farsight_dev”的kobject对应的kset是class_obj_subsys.kset

      5、

      看看class_obj_subsys的定义
              static decl_subsys(class_obj, &ktype_class_device, &class_uevent_ops);

      #define decl_subsys(_name,_type,_uevent_ops) \
              struct subsystem _name##_subsys = { \
              .kset = { \
               .kobj = { .name = __stringify(_name) }, \
               .ktype = _type, \
               .uevent_ops =_uevent_ops, \
                            } \
              }

      所以kset对应的ktype为ktype_class_device

      6、

      static struct kobj_type ktype_class_device = {
              .sysfs_ops????? = &class_dev_sysfs_ops,
               .release??? = class_dev_release,
              };

      7、

      static struct sysfs_ops class_dev_sysfs_ops = {
               .show???? = class_device_attr_show,
               .store????? = class_device_attr_store,
               };

      在操作上文中的“dev”或“uevent”时都是操作这个class_dev_sysfs_ops

      8、

      class_device_attr_show(struct kobject * kobj, struct attribute * attr,
              char * buf)
              {
              struct class_device_attribute * class_dev_attr = to_class_dev_attr(attr);
              struct class_device * cd = to_class_dev(kobj);
               ssize_t ret = 0;
              if (class_dev_attr->show)
               ret = class_dev_attr->show(cd, buf);
               return ret;
              }

      class_device_attr_store(struct kobject * kobj, struct attribute * attr,
              const char * buf, size_t count)
              {
              struct class_device_attribute * class_dev_attr = to_class_dev_attr(attr);
               struct class_device * cd = to_class_dev(kobj);
               ssize_t ret = 0;
              if (class_dev_attr->store)
               ret = class_dev_attr->store(cd, buf, count);
              return ret;
               }

      可以看出操作函数会根据to_class_dev_attr(attr);找出对应attr的class_dev_attr并调用其对应的show或store

      9、

      再跟踪一下上文中的dev及uvent属性的定义及其对应的操作函数

      attr->attr.name = "dev";
              attr->attr.mode = S_IRUGO;
               attr->attr.owner = parent_class->owner;
              attr->show = show_dev;
              error = class_device_create_file(class_dev, attr);

      static ssize_t show_dev(struct class_device *class_dev, char *buf)
              {
              return print_dev_t(buf, class_dev->devt);//上文中将打印出“2520
              }

      class_dev->uevent_attr.attr.name = "uevent";
               class_dev->uevent_attr.attr.mode = S_IWUSR;
              class_dev->uevent_attr.attr.owner = parent_class->owner;
              class_dev->uevent_attr.store = store_uevent;
              error = class_device_create_file(class_dev, &class_dev->uevent_attr);

      static ssize_t store_uevent(struct class_device *class_dev,
              const char *buf, size_t count)
               {
              kobject_uevent(&class_dev->kobj, KOBJ_ADD);
              return count;
              }

      可以看出无论写入什么值都会触发KOBJ_ADD事件,内核调用kobject_uevent函数发送netlink message给用户空间用户层,用户空间可以用udev通过取到此事件,从而处理热插拔事件。