Linux 2.6內(nèi)核的設(shè)備模型

Linux 2.6內(nèi)核的設(shè)備模型

Linux 2.6內(nèi)核的一個(gè)重要特色是提供了統(tǒng)一的內(nèi)核設(shè)備模型。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)智能電源管理、熱插拔以及plug and play的支持要求也越來(lái)越高，2.4內(nèi)核已經(jīng)難以滿足這些需求。為適應(yīng)這種形勢(shì)的需要，2.6內(nèi)核開(kāi)發(fā)了全新的設(shè)備模型。

1． Sysfs文件系統(tǒng)
Sysfs文件系統(tǒng)是一個(gè)類似于proc文件系統(tǒng)的特殊文件系統(tǒng)，用于將系統(tǒng)中的設(shè)備組織成層次結(jié)構(gòu)，并向用戶模式程序提供詳細(xì)的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息。其頂層目錄主要有：
Block目錄：包含所有的塊設(shè)備
Devices目錄：包含系統(tǒng)所有的設(shè)備，并根據(jù)設(shè)備掛接的總線類型組織成層次結(jié)構(gòu)
Bus目錄：包含系統(tǒng)中所有的總線類型
Drivers目錄：包括內(nèi)核中所有已注冊(cè)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
Class目錄：系統(tǒng)中的設(shè)備類型（如網(wǎng)卡設(shè)備，聲卡設(shè)備等）
2． 內(nèi)核對(duì)象機(jī)制關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
2.1 kobject內(nèi)核對(duì)象
Kobject是Linux 2.6引入的新的設(shè)備管理機(jī)制，在內(nèi)核中由struct kobject表示。通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使所有設(shè)備在底層都具有統(tǒng)一的接口，kobject提供基本的對(duì)象管理，是構(gòu)成Linux 2.6設(shè)備模型的核心結(jié)構(gòu)，它與sysfs文件系統(tǒng)緊密關(guān)聯(lián)，每個(gè)在內(nèi)核中注冊(cè)的kobject對(duì)象都對(duì)應(yīng)于sysfs文件系統(tǒng)中的一個(gè)目錄。
Kobject結(jié)構(gòu)定義為：
struct kobject {
char * k_name; 指向設(shè)備名稱的指針
char name[KOBJ_NAME_LEN]; 設(shè)備名稱
struct kref kref; 對(duì)象引用計(jì)數(shù)
struct list_head entry; 掛接到所在kset中去的單元
struct kobject * parent; 指向父對(duì)象的指針
struct kset * kset; 所屬kset的指針
struct kobj_type * ktype; 指向其對(duì)象類型描述符的指針
struct dentry * dentry; sysfs文件系統(tǒng)中與該對(duì)象對(duì)應(yīng)的文件節(jié)點(diǎn)路徑指針
};
其中的kref域表示該對(duì)象引用的計(jì)數(shù)，內(nèi)核通過(guò)kref實(shí)現(xiàn)對(duì)象引用計(jì)數(shù)管理，內(nèi)核提供兩個(gè)函數(shù)kobject_get()、kobject_put()分別用于增加和減少引用計(jì)數(shù)，當(dāng)引用計(jì)數(shù)為0時(shí)，所有該對(duì)象使用的資源將被釋放。
Ktype域是一個(gè)指向kobj_type結(jié)構(gòu)的指針，表示該對(duì)象的類型。Kobj_type數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含三個(gè)域：一個(gè)release方法用于釋放kobject占用的資源；一個(gè)sysfs_ops指針指向sysfs操作表和一個(gè)sysfs文件系統(tǒng)缺省屬性列表。Sysfs操作表包括兩個(gè)函數(shù)store()和show()。當(dāng)用戶態(tài)讀取屬性時(shí)，show()函數(shù)被調(diào)用，該函數(shù)編碼指定屬性值存入buffer中返回給用戶態(tài)；而store()函數(shù)用于存儲(chǔ)用戶態(tài)傳入的屬性值。
2.2　kset內(nèi)核對(duì)象集合
Kobject通常通過(guò)kset組織成層次化的結(jié)構(gòu)，kset是具有相同類型的kobject的集合，在內(nèi)核中用kset數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示，定義為：
struct kset {
struct subsystem * subsys; 所在的subsystem的指針
struct kobj_type * ktype; 指向該kset對(duì)象類型描述符的指針
struct list_head list; 用于連接該kset中所有kobject的鏈表頭
struct kobject kobj; 嵌入的kobject
struct kset_hotplug_ops * hotplug_ops; 指向熱插拔操作表的指針
};
包含在kset中的所有kobject被組織成一個(gè)雙向循環(huán)鏈表，list域正是該鏈表的頭。Ktype域指向一個(gè)kobj_type結(jié)構(gòu)，被該 kset中的所有kobject共享，表示這些對(duì)象的類型。Kset數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還內(nèi)嵌了一個(gè)kobject對(duì)象（由kobj域表示），所有屬于這個(gè)kset的kobject對(duì)象的parent域均指向這個(gè)內(nèi)嵌的對(duì)象。此外，kset還依賴于kobj維護(hù)引用計(jì)數(shù)：kset的引用計(jì)數(shù)實(shí)際上就是內(nèi)嵌的kobject對(duì)象的引用計(jì)數(shù)。

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