數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2.1 kobject

• kobject代表內(nèi)核對(duì)象，結(jié)構(gòu)體本身不單獨(dú)使用，而是嵌套在其他高層結(jié)構(gòu)中，用于組織成拓?fù)潢P(guān)系；
• sysfs文件系統(tǒng)中一個(gè)目錄對(duì)應(yīng)一個(gè)kobject；

看看結(jié)構(gòu)體吧：

struct kobject {
	const char		*name;                  /* 名字，對(duì)應(yīng)sysfs下的一個(gè)目錄 */
	struct list_head	entry;               /* kobject中插入的 list_head結(jié)構(gòu)，用于構(gòu)造雙向鏈表 */
	struct kobject		*parent;            /* 指向當(dāng)前kobject父對(duì)象的指針，體現(xiàn)在sys中就是包含當(dāng)前kobject對(duì)象的目錄對(duì)象 */
	struct kset		*kset;                    /* 當(dāng)前kobject對(duì)象所屬的集合 */
	struct kobj_type	*ktype;            /* 當(dāng)前kobject對(duì)象的類型 */
	struct kernfs_node	*sd;              /* VFS文件系統(tǒng)的目錄項(xiàng)，是設(shè)備和文件之間的橋梁，sysfs中的符號(hào)鏈接是通過kernfs_node內(nèi)的聯(lián)合體實(shí)現(xiàn)的 */
	struct kref		kref;                     /* kobject的引用計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)為0時(shí)，回調(diào)之前注冊(cè)的release方法釋放該對(duì)象 */
#ifdef CONFIG_DEBUG_KOBJECT_RELEASE
	struct delayed_work	release;
#endif
	unsigned int state_initialized:1;                /* 初始化標(biāo)志位，初始化時(shí)被置位 */
	unsigned int state_in_sysfs:1;                  /* kobject在sysfs中的狀態(tài)，在目錄中創(chuàng)建則為1，否則為0 */
	unsigned int state_add_uevent_sent:1;      /* 添加設(shè)備的uevent事件是否發(fā)送標(biāo)志，添加設(shè)備時(shí)向用戶空間發(fā)送uevent事件，請(qǐng)求新增設(shè)備 */
	unsigned int state_remove_uevent_sent:1;  /* 刪除設(shè)備的uevent事件是否發(fā)送標(biāo)志，刪除設(shè)備時(shí)向用戶空間發(fā)送uevent事件，請(qǐng)求卸載設(shè)備 */
	unsigned int uevent_suppress:1;              /* 是否忽略上報(bào)（不上報(bào)uevent） */
};

2.2 kset

• kset是包含多個(gè)kobject的集合；
• 如果需要在sysfs的目錄中包含多個(gè)子目錄，那需要將它定義成一個(gè)kset；
• kset結(jié)構(gòu)體中包含struct kobject字段，可以使用該字段鏈接到更上一層的結(jié)構(gòu)，用于構(gòu)建更復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
• sysfs中的設(shè)備組織結(jié)構(gòu)很大程度上根據(jù)kset組織的，/sys/bus目錄就是一個(gè)kset對(duì)象，在Linux設(shè)備模型中，注冊(cè)設(shè)備或驅(qū)動(dòng)時(shí)就將kobject添加到對(duì)應(yīng)的kset中；

struct kset {
	struct list_head list;        /* 包含在kset內(nèi)的所有kobject構(gòu)成一個(gè)雙向鏈表 */
	spinlock_t list_lock;
	struct kobject kobj;       /* 歸屬于該kset的所有的kobject的共有parent */
	const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;    /* kset的uevent操作函數(shù)集，當(dāng)kset中的kobject有狀態(tài)變化時(shí)，會(huì)回調(diào)這個(gè)函數(shù)集，以便kset添加新的環(huán)境變量或過濾某些uevent，如果一個(gè)kobject不屬于任何kset時(shí)，是不允許發(fā)送uevent的 */
} __randomize_layout;

2.3 ktype

• kobj_type用于表征kobject的類型，指定了刪除kobject時(shí)要調(diào)用的函數(shù)，kobject結(jié)構(gòu)體中有struct kref字段用于對(duì)kobject進(jìn)行引用計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值為0時(shí)，就會(huì)調(diào)用kobj_type中的release函數(shù)對(duì)kobject進(jìn)行釋放，這個(gè)就有點(diǎn)類似于C++中的智能指針了；
• kobj_type指定了通過sysfs顯示或修改有關(guān)kobject的信息時(shí)要處理的操作，實(shí)際是調(diào)用show/store函數(shù)；

struct kobj_type {
	void (*release)(struct kobject *kobj);     /* 釋放kobject對(duì)象的接口，有點(diǎn)類似面向?qū)ο笾械奈鰳?gòu) */
	const struct sysfs_ops *sysfs_ops;        /* 操作kobject的方法集 */
	struct attribute **default_attrs;
	const struct kobj_ns_type_operations *(*child_ns_type)(struct kobject *kobj);
	const void *(*namespace)(struct kobject *kobj);
};


struct sysfs_ops {      /* kobject操作函數(shù)集 */
	ssize_t	(*show)(struct kobject *, struct attribute *, char *);
	ssize_t	(*store)(struct kobject *, struct attribute *, const char *, size_t);
};


/* 所謂的attribute就是內(nèi)核空間和用戶空間進(jìn)行信息交互的一種方法，例如某個(gè)driver定義了一個(gè)變量，卻希望用戶空間程序可以修改該變量，以控制driver的行為，那么可以將該變量以sysfs attribute的形式開放出來 */
struct attribute {
	const char		*name;
	umode_t			mode;
#ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
	bool			ignore_lockdep:1;
	struct lock_class_key	*key;
	struct lock_class_key	skey;
#endif
};

可以看一下kobject創(chuàng)建的時(shí)候，與ktype的關(guān)系，這樣理解起來更順：

• kobject在創(chuàng)建的時(shí)候，默認(rèn)設(shè)置kobj_type的值為dynamic_kobj_ktype，通常kobject會(huì)嵌入在其他結(jié)構(gòu)中來使用，因此它的初始化跟特定的結(jié)構(gòu)相關(guān)，典型的比如struct device和struct device_driver；
• 在/sys文件系統(tǒng)中，通過echo/cat的操作，最終會(huì)調(diào)用到show/store函數(shù)，而這兩個(gè)函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)可以放置到驅(qū)動(dòng)程序中；

2.4 結(jié)構(gòu)關(guān)系

為了更形象的說明這幾個(gè)結(jié)構(gòu)體的關(guān)系，再來一張圖：

• kset既是kobject的集合，本身又是一個(gè)kobject，進(jìn)而可以添加到其他的集合中，從而就可以構(gòu)建成復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，滿足/sys文件夾下的文件組織需求；

如果只看kset/kobject的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織，可能還是會(huì)迷惑，它怎么跟Linux的設(shè)備模型相關(guān)？這時(shí)就不得不提到Linux內(nèi)核中一個(gè)很精妙的存在container_of，它可以通過成員變量的地址來獲取所在結(jié)構(gòu)的地址信息。前文提到過kobject/kset結(jié)構(gòu)本身不會(huì)單獨(dú)使用，通常都是會(huì)嵌套在其他結(jié)構(gòu)中，既然kobjcet/kset能組織成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，那么包含它們的結(jié)構(gòu)同樣可以構(gòu)建這個(gè)關(guān)系，因?yàn)榭梢酝ㄟ^container_of就可以找到結(jié)構(gòu)體的首地址。

• 結(jié)構(gòu)體A、B、C、D、E同樣可以構(gòu)建拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系；
• struct device和struct device_driver結(jié)構(gòu)體中都包含了struct kobject，而struct bus_type結(jié)構(gòu)體中包含了struct kset結(jié)構(gòu)，這個(gè)也就對(duì)應(yīng)到前文提到的設(shè)備和驅(qū)動(dòng)都添加到總線上，由總線來負(fù)責(zé)匹配；