Linux设备管理

关于数据结构
一、目录组织相关结构
kobject结构表示sysfs一个目录或者文件节点,同时提供了引用计数或生命周期管理相关功能;
kset结构,可以看作一类特殊的kobject,可以作为kobject的集合;同时承担了发送用户消息的功能;

Linux通过kobject和 kset来组织sysfs下的目录结构。但两者之间关系,却并非简单的文件和目录的关系。每个kobject的父节点,需要通过parent和kset两个属性来决定:
A、无parent、无kset,则将在sysfs的根目录(即/sys/)下创建目录;
B、无parent、有kset,则将在kset下创建目录;并将kobj加入kset.list;
C、有parent、无kset,则将在parent下创建目录;
D、有parent、有kset,则将在parent下创建目录,并将kobj加入kset.list;

kobject和kset并不会单独被使用,而是嵌入到其他结构中发挥作用。

二、总线与设备结构
bus_type结构,表示一个总线,其中 subsys_private中包括了kset;
device结构,表示一个设备,包括驱动指针、总线指针和kobject;
device_driver结构,表示一个驱动,其中 driver_private包括了kobject;
上面说的kset和kobject的目录组织关系,起始就是存在于这些数据结构中的;
通过kset和kobject就可以实现总线查找、设备查找等功能;

三、初始化
全局kset指针devices_kset管理所有设备
全局kset指针bus_kset管理所有总线

初始化调用链路:

kernel_init->kernel_init_freeable->do_basic_setup->driver_init
->devices_init设备初始化
->buses_init总线初始化

四、设备功能函数调用
miscdevice结构,表示一个杂项设备;
其中 file_operations包含了全部功能函数指针;

以打开一个设备文件为例,其调用链路为:

filp_open->file_open_name->do_filp_open->path_openat->do_o_path->vfs_open->do_dentry_open
通过file_operations获取了open函数指针,并进行了调用

关于驱动程序Demo
极客时间 操作系统实战45讲 miscdrv源码

一、miscdrv是一个内核模块
1、四个操作函数,封装在file_operations结构中,包括:
misc_open在打开设备文件时执行
misc_release在关闭设备文件时执行
misc_read在读取设备时执行
misc_write在写入设备时执行
file_operations又被封装在miscdevice中,在注册设备时传入

2、devicesinfo_bus_match函数用于总线设备的过滤,被封装在bus_type结构中
bus_type描述了总线结构,在总线注册时传入

3、module_init和module_exit声明入口和出口函数:
miscdrv_init注册设备和总线,在安装内核模块时执行
miscdrv_exit反注册设备和总线,在卸载内核模块时执行

4、只有misc_read比较复杂:
A、通过注册时的devicesinfo_bus获取kset,枚举kset中的每一个kobj
B、对于每个kobj,通过container_of转换为subsys_private
C、对于每个subsys_private,枚举其bus中每个设备,并通过misc_find_match函数进行处理
D、misc_find_match会在kmsg中输出设备名称

二、app.c
就是打开设备,写一下,读一下,关闭设备,主要是触发设备输出

三、执行顺序,需要两个Terminal,T1和T2

1、T1:make
2、T1:sudo insmod miscdrv.ko
3、T2:sudo cat /proc/kmsg
4、T1:sudo ./app
5、T2:ctrl+c
6、T1:sudo rmmod miscdrv.ko

Leave a Reply

Your email address will not be published.

*