Linux 2.6內核的設備模型

Linux 2.6內核的一個重要特色是提供了統一的內核設備模型。隨著技術的不斷進步，系統的拓撲結構越來越復雜，對智能電源管理、熱插拔以及plug and play的支持要求也越來越高，2.4內核已經難以滿足這些需求。為適應這種形勢的需要，2.6內核開發了全新的設備模型。

1． Sysfs文件系統
Sysfs文件系統是一個類似于proc文件系統的特殊文件系統，用于將系統中的設備組織成層次結構，并向用戶模式程序提供詳細的內核數據結構信息。其頂層目錄主要有：
Block目錄：包含所有的塊設備
Devices目錄：包含系統所有的設備，并根據設備掛接的總線類型組織成層次結構
Bus目錄：包含系統中所有的總線類型
Drivers目錄：包括內核中所有已注冊的設備驅動程序
Class目錄：系統中的設備類型（如網卡設備，聲卡設備等）
2． 內核對象機制關鍵數據結構
2.1 kobject內核對象
Kobject是Linux 2.6引入的新的設備管理機制，在內核中由struct kobject表示。通過這個數據結構使所有設備在底層都具有統一的接口，kobject提供基本的對象管理，是構成Linux 2.6設備模型的核心結構，它與sysfs文件系統緊密關聯，每個在內核中注冊的kobject對象都對應于sysfs文件系統中的一個目錄。
Kobject結構定義為：
struct kobject {
char * k_name; 指向設備名稱的指針
char name[KOBJ_NAME_LEN]; 設備名稱
struct kref kref; 對象引用計數
struct list_head entry; 掛接到所在kset中去的單元
struct kobject * parent; 指向父對象的指針
struct kset * kset; 所屬kset的指針
struct kobj_type * ktype; 指向其對象類型描述符的指針
struct dentry * dentry; sysfs文件系統中與該對象對應的文件節點路徑指針
};
其中的kref域表示該對象引用的計數，內核通過kref實現對象引用計數管理，內核提供兩個函數kobject_get()、kobject_put()分別用于增加和減少引用計數，當引用計數為0時，所有該對象使用的資源將被釋放。
Ktype域是一個指向kobj_type結構的指針，表示該對象的類型。Kobj_type數據結構包含三個域：一個release方法用于釋放kobject占用的資源；一個sysfs_ops指針指向sysfs操作表和一個sysfs文件系統缺省屬性列表。Sysfs操作表包括兩個函數store()和show()。當用戶態讀取屬性時，show()函數被調用，該函數編碼指定屬性值存入buffer中返回給用戶態；而store()函數用于存儲用戶態傳入的屬性值。
2.2　kset內核對象集合
Kobject通常通過kset組織成層次化的結構，kset是具有相同類型的kobject的集合，在內核中用kset數據結構表示，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被組織成一個雙向循環鏈表，list域正是該鏈表的頭。Ktype域指向一個kobj_type結構，被該 kset中的所有kobject共享，表示這些對象的類型。Kset數據結構還內嵌了一個kobject對象（由kobj域表示），所有屬于這個kset的kobject對象的parent域均指向這個內嵌的對象。此外，kset還依賴于kobj維護引用計數：kset的引用計數實際上就是內嵌的kobject對象的引用計數。

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