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
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|---test(kset)（内核集合）
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|-------kobj1（内核对象）
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| |------struct sys_ops(读写文件)
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| |------struct attribute（属性名字、访问权限）
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|-------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 3
staticssize_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_ops
staticstructsysfs_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);