linux设备模型之内核集合、内核对象

引言：最近上班特无聊，发发牢骚，特地对内核对象、内核集合进行了了解，写此文章，方便日后一目了然
设备模型构成：①内核对象②内核集合
 
一：内核对象
定义：内核对象是设备模型中最基本的数据类型，内核对象与sysfs（伪文件系统，通常挂载/sys目录下）文件系统中的目录一一对应，其父子关系对应着目录的层次关系，属性对应着目录中的文件（文件名、以及文件属性）
内核对象的数据类型
structkobject{
    constchar*name;   //内核对象的名称
    structlist_headentry;//把属于同一个集合的多个内核对象组成链表
    structkobject*parent;//维护内核对象的父子关系
    structkset*kset;  //指向所属内核集合
    structkobj_type*ktype;   //指向一个用于描述内核对象内型的结构体（包括：文件名，文件属性，以及文件的读写）
    structkrefkref;   //引用计数
    unsignedintuevent_suppress:1;//内核用户态事件是否被抑制
    //...
};
内核对象的类型
structkobj_type{
    void(*release)(structkobject*kobj);  //内核对象的释放函数
    structsysfs_ops*sysfs_ops;    //sysfs文件操作（读、写）
    structattribute**default_attrs;   //内核对象的默认属性（文件的名称、文件的访问权限）
};  
内核对象的属性
structattribute{
    constchar*name;
    mode_tmode;
};
内核对象的操作
structsysfs_ops{
    ssize_t(*show)(structkobject*kobj,structattribute*attr,char*buf);
    ssize_t(*store)(structkobject*kobj,structattribute*attr,constchar*buf,size_tsize));
};
内核对象的名称内核对象的名称属性（即文件名）intkobject_set_name(structkobject*kobj,constchar*fmt,...);内核对象的改名函数intkobject_rname(structkobject*kobj,contchar*name);内核对象的名称获取intkobject_name(conststructkobject*kobj);内核对象的初始化与注册初始化voidkobject_init(structkobject*kobj,structkobj_type*ktype);注册intkobject_add(structkobject*kobj,structkobject*parent,constchar*fmt,...);初始化与注册（以上两者合并）intkobject_init_and_add(structkobject*kobj,structkobj_type*ktype,structkobject*parent,constchar*fmt,...);动态创建structkobject*kobject_create(void);动态创建与注册structkobject*kobject_create_and_add(constchar*name,structkobject*parent);释放voidkobject_del(structkobject*kobj); 
动态创建属性(属性即名字，包括文件名、访问权限)
    intsysfs_create_file(structkobject*kobj,conststructattribute*attr);
    动态创建的属性被删除
    voidsysfs_remove_file(structkobject*kobj,conststructattribute*attr);
    解释：动态创建属性，相当于在内核目录（/sys）中动态创建一个文件，应用程序读写这个文件时，内核仍然会调用内核对象时提供的show、store函数
    
    考虑到动态创建属性
    structkobj_attribute{
        structattributeattr;
        ssize_t(*show)(structkobject*,structkobj_attribute*attr);
        ssize_t(*store)(structkobject*kobj,structkobj_attribute*attr,constchar*buf,size_tcount);
};
 
然后定义一个通用的show和stroe函数(以下两个函数是内核特有的，可以仿照)    staticssize_tkobj_attr_show(structkobject*kobj,structattribute*attr,char*buf);
    staticssize_tkobj_attr_store(structkobject*kobj,structattribute*attr,constchar*buf,size_tcount);
    structsysfs_opskobj_sysfs_ops={
        .show=kobj_attr_show,
        .store=kobj_attr_store,
};
内核还定义了一个宏来初始化structkobj_attribute内核对象的属性
            __ATTR(name,mode,show,store)
    例：structkobj_attributeattr_xxx=__ATTR(XXX,S_IRUG0,XXX_show,xxx_store); 
 
二.内核集合
 
定义：内核集合是基于内核对象而设计的，它可以收纳多个内核对象，并且可以管理内核对象所发送的用户态事件
    内核集合数据内型
    structkset{
        structlist_headlist;  //链表头
        spinlock_tlist_lock;   //自旋锁
        structkobjectkobj;    //内嵌的内核对象
        structkset_uevent_ops*uevent_ops;//指向用户态事件操作，uenent_ops指向一个结构体，其中包含各种用户态事件的操作函数指针
    };
    内核集合的注册和注销
    intkset_register(structkset*kset);
    voidkset_ungister(structkset*kset);
    动态创建并注册
    structkset*kset_create_and_add(constchar*name,structkset_uevent_ops*u,structkobject*parent_kobj);
    用户态事件
    intkobject_uevent_env(structkobject*kobj,enumkobject_actionaction,char*envp[]);
    其中第二个参数“枚举”,表示事件类型的参数
    enumkobject_action{
        KOBJ_ADD,   //注册
        KOBJ_REMOVE,  //注销
        KOBJ_CHANGE,    //修改
        KOBJ_MOVE,  //移动
        KOBJ_ONLINE,    //在线
        KOBJ_OFFLINE,   //离线
        KOBJ_MAX   //不是一种动作，仅用来表示可选取的个数
    };
用户态事件将以两种方式告知应用程序：    ①用户态帮手的方式“/sbin/hotplug”（具体细节，找度娘）；
    ②NETLINK套接字方法，在应用程序内可以直接用netlink_socket=socket(PF_NETLINK,SOCK_DGRAM,NETLINK_KOBJECT_UEVENT);
内核集合与内核对象之关系    
总结：内核对象在注册前如果设置了kset指针，则注册时它就会被加入到kset指针所指向的内核集合中，它所发送的用户态事件将接收这个内核集合的过滤操作
 
 
内核集合与对象例程在加载时，首先创建并注册一个顶级子系统test，然后在这个子系统内注册若干个内核对象，每个对象有两个属性；name属性为可读，string属性为可写目录树形图：/sys|||---test(kset)（内核集合）|||-------kobj1（内核对象）|         ||        |------struct sys_ops(读写文件)|         ||        |------struct attribute（属性名字、访问权限）||-------kobj2（内核对象）|          ||         |------struct sys_ops(读写文件)|         |------struct attribute（属性名字、访问权限） 
源码如下：
 
#include<linux/module.h>#defineSZ_STRING   30#defineNR_KOBJS    3staticssize_ttest_attr_show(structkobject*kobj,structattribute*attr,char*buf){structkobj_attribute*kattr;ssize_tret=-EIO;kattr=container_of(attr,structkobj_attribute,attr);if(kattr->show)ret=kattr->show(kobj,kattr,buf);returnret;}staticssize_ttest_attr_restore(structkobject*kobj,structattribute*attr,constchar*buf,size_tcount){structkobj_attribute*kattr;ssize_tret=-EIO;kattr=container_of(attr,structkobj_attribute,attr);if(kattr->store)ret=kattr->store(kobj,kattr,buf,count);returnret;}//仿照内核的kobj_sysfs_opsstaticstructsysfs_opstest_sysfs_ops = {.show=test_attr_show,.store=test_attr_restore,};staticvoidtest_release(structkobject*kobj){kfree(kobj);}//属性name的show、store函数staticssize_ttest_name_show(structkobject*kobj,structkobj_attribute*attr,char*buf){returnsprintf(buf,"%s\n",kobject_name(kobj));}staticssize_ttest_name_restore(structkobject*kobj,structkobj_attribute*attr,constchar*buf,size_tlen){return-EACCES;}//属性name的定义staticstructkobj_attributetest_attr_name=__ATTR(name,S_IRUGO,test_name_show,test_name_restore);//用于保存属性stirng对应的字符串staticchartest_string[SZ_STRING]="test\n";//属性name的show、store函数staticssize_ttest_string_show(structkobject*kobj,structkobj_attribute*attr,char*buf){returnsprintf(buf,test_string);}staticssize_ttest_string_restore(structkobject*kobj,structkobj_attribute*attr,constchar*buf,size_tlen){if(len>=SZ_STRING)len=SZ_STRING-1;memcpy(test_string,buf,len);test_string[len]='\0';returnlen;}//属性string的定义staticstructkobj_attributetest_attr_string=__ATTR(name,S_IWUGO,test_string_show,test_string_restore);//对象的默认属性，将string、name属性加入到structattribute结构中staticstructattribute*test_default_attr[]={&test_attr_name,&test_attr_string,NULL,};//对象的类型staticstructkobj_typetest_kobj_type={.release=test_release,.sysfs_ops=&test_sysfs_ops,   //属性操作.default_attrs=test_default_attr  //默认属性};//用于保存动态创建的内核集合的指针staticstructkset*kset;//模块初始化static__initintsys_test_init(void){inti;interr;structkobject*kobj,*next;pr_debug("sysfs_test_init:becalled.\n");//创建“内核集合”，由于没有父对象，它将成为顶级子系统，即/sys下的目录if((kset=kset_create_and_add("test",NULL,NULL))==NULL){pr_debug("sysfs_test_init:kset_create_and_addERR\n");err=-ENOMEM;gotokset_fail;}//为kset集合创建一个属性，使用name属性的定义if(err=sysfs_create_file((&kset->kobj),&test_attr_name.attr)){pr_debug("sysfs_test_init:sysfs_create_fileERR\n");gotosysfs_fail;}//注册NR_KOBJS个内核对象for(i=0;i<NR_KOBJS;i++){kobj=kzalloc(sizeof(structkobject),GFP_KERNEL);if(!kobj){pr_debug("sysfs_test_init:kzallocERR\n");err=-ENOMEM;gotokobject_fail;}//设置所属集合kobj->kset=kset;//初始化并注册err=kobject_init_and_add(kobj,&test_kobj_type,NULL,"obj%d",i);if(err){pr_debug("sysfs_test_init:kobject_init_and_addERR\n");kfree(kobj);gotokobject_fail;}kobject_uevent(kobj,KOBJ_ADD);}return0;kobject_fail:list_for_each_entry_safe(kobj,next,&kset->list,entry)kobject_put(kobj);sysfs_fail:kset_unregister(kset);kset_fail:returnerr;}static__exitvoidsysfs_test_exit(void){structkobject*kobj,*next;pr_debug("sysfs_test_exit:becalled.\n");list_for_each_entry_safe(kobj,next,&kset->list,entry)kobject_put(kobj);kset_unregister(kset);}MODULE_LICENSE("GPL");module_init(sys_test_init);module_exit(sysfs_test_exit);