Sys文件系统分析 --kobject,kset

这里我们先来看一段documentation/filesystems/sysfs.txt里关于sysfs文件系统的描述：

　　sysfs is a ram-based filesystem initially based on ramfs.It provides a means to export kernel data structures,their attributes,and the linkages between them to userspace.

  sysfs 文件系统是基于ram文件系统的，

这里注意：

ramdisk 文件系统基于磁盘模拟技术，实际文件系统是ex2 ex3等

sysfs是一种基于ram文件系统，和proc一样。

Sysfs文件系统是一个类似于proc文件系统的特殊文件系统，用于将系统中的设备组织成层次结构，并向用户模式程序提供详细的内核数据结构信息。

其实，就是 在用户态可以通过对sys文件系统的访问，来看内核态的一些驱动或者设备等。

好了，下面直接去sys目录看看吧！！！

localhost:/sys#ls

/sys/ block/ bus/ class/ devices/ firmware/ kernel/ module/ power/

Block目录：包含所有的块设备，进入到block目录下，会发现下面全是link文件，link到sys/device/目录下的一些设备。

Devices目录：包含系统所有的设备，并根据设备挂接的总线类型组织成层次结构

Bus目录：包含系统中所有的总线类型

Drivers目录：包括内核中所有已注册的设备驱动程序

Class目录：系统中的设备类型（如网卡设备，声卡设备等）。去class目录中看一下，随便进到一个文件夹下，会发现该文件夹下的文件其实是连接文件，link到/sys/device/.http://www.cnblogs.com/...下的一个设备文件。 可以说明，其实class目录并不会新建什么设备，只是将已经注册的设备，在class目录下重新归类，放在一起。

但是，你可能根本没有去关心过sysfs的挂载过程，她是这样被挂载的。
mount -t sysfs sysfs /sys

但是sys文件是根据什么依据来创建其内容呢？他的信息来源是什么呢？

下面来分析sys的信息来源。

Linus设备底层模型

Kobject

应该说每个Kobject结构都对应一个 目录。for example：/sys/bus/pci/drivers/serial/ 路径， serial这个目录就是由一个kobject 结构体 来表示的。由此可见，Kobject是用来表示 直接对应着一个 设备，或设备驱动  的目录。Kobject包含了 这个目录的一些信息，如：目录名，父目录，设备名称等等一些信息。当然，如果Kobject用来表示一个目录，那么他所包含的信息是差不多了，但是Kobject表示的目录是用来描述某一个设备/设备驱动 的。所以仅仅Kobject这个结构体还不能完全的描述这个设备/设备驱动，再所以，Kobject这个结构体不会单独使用，一般都会包含在另一个结构体中，用网络上的话说就是包含在一个容器中。这个容器可以是：device结构体，device_drive结构体。现在层次就很明显了，device/device_drive来表示一个设备/设备驱动，当然包含了这个设备/设备驱动的信息，并且还包含了这个驱动所对应的目录的信息，Kobject结构。

当然device/device_drive在另外一层的东西了，后面再分析。我们在这里就先分析Kobject结构。

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1. <span style="font-size:18px;">struct kobject {  
2.     const char        *name;  //目录的name  
3.     struct list_head    entry;           //Kobject插入到某个链表的指针。  
4.     struct kobject        *parent;  //父目录，刚才所述kobject所表示的是设备/设备驱动目录，但为什么他的父目录也用kobject来表示呢？后面讲解。  
5.     struct kset        *kset;    //kobject上上级目录可能是Kset，这个表示。 这个变量和parent有些相似的地方。 可以从kset_register函数中看出些端倪。  
6.     struct kobj_type    *ktype;  
7.     struct sysfs_dirent    *sd;  
8.     struct kref        kref;   //被引用的次数  
9.     unsigned int state_initialized:1;  
10.     unsigned int state_in_sysfs:1;  
11.     unsigned int state_add_uevent_sent:1;  
12.     unsigned int state_remove_uevent_sent:1;  
13.     unsigned int uevent_suppress:1;  
14. };</span>  

注意：在kenerl中，如kref，前面讲到的 page_reference变量。 都用来表示被引用。 所以 以后看变量的时候要注意看 ref或reference，来表示被引用。

相关函数

void kobject_init(struct kobject * kobj)；kobject初始化函数。

int kobject_set_name(struct kobject *kobj, const char *format, ...)；设置指定kobject的名称。

struct kobject *kobject_get(struct kobject *kobj)；将kobj 对象的引用计数加1，同时返回该对象的指针。

void kobject_put(struct kobject * kobj)； 将kobj对象的引用计数减1，如果引用计数降为0，则调用kobject release()释放该kobject对象。

int kobject_add(struct kobject * kobj)；将kobj对象加入Linux设备层次。挂接该kobject对象到kset的list链中，增加父目录各级kobject的引用计数，在其parent指向的目录下创建文件节点，并启动该类型内核对象的hotplug函数。

int kobject_register(struct kobject * kobj)；kobject注册函数。通过调用kobject init()初始化kobj，再调用kobject_add()完成该内核对象的注册。

void kobject_del(struct kobject * kobj)；从Linux设备层次(hierarchy)中删除kobj对象。

void kobject_unregister(struct kobject * kobj)；kobject注销函数。与kobject register()相反，它首先调用kobject del从设备层次中删除该对象，再调用kobject put()减少该对象的引用计数，如果引用计数降为0，则释放kobject对象。

kobject下的结构体描述：

struct kobj_type

{

 void (*release)(struct kobject *);

struct sysfs_ops * sysfs_ops;

struct attribute ** default_attrs;

 };

Kobj type数据结构包含三个域：一个release方法用于释放kobject占用的资源；一个sysfs ops指针指向sysfs操作表和一个sysfs文件系统缺省属性列表。

Sysfs操作表包括两个函数store()和show()。当用户态读取属性时，show()函数被调用，该函数编码指定属性值存入buffer中返回给用户态；而store()函数用于存储用户态传入的属性值。

attribute struct attribute

 {

char * name;

struct module * owner;

mode_t mode;

};

attribute属性。它以文件的形式输出到sysfs的目录当中。在kobject对应的目录下面。文件 名就是name。文件读写的方法对应于kobj type中的sysfs ops。

Kset

像刚才所说，每个Kobject结构都对应一个 目录。for example：/sys/bus/pci/drivers/serial/ 路径， /serial/这个目录由一个kobject 结构体 来表示的。但是/serial/的上一级目录/drivers/如何表示呢？那么就出现了Kset这个结构体。

[vb] view plaincopy

1. <span style="font-size:18px;">/**   
2.  * struct kset - a set of kobjects of a specific type, belonging to a specific subsystem.   
3.  *   
4.  * A kset defines a group of kobjects.  They can be individually   
5.  * different "types" but overall these kobjects all want to be grouped   
6.  * together and operated on in the same manner.  ksets are used to   
7.  * define the attribute callbacks and other common events that happen to   
8.  * a kobject.   
9.  *   
10.  * @list: the list of all kobjects for this kset   
11.  * @list_lock: a lock for iterating over the kobjects   
12.  * @kobj: the embedded kobject for this kset (recursion, isn't it fun...)   
13.  * @uevent_ops: the set of uevent operations for this kset.  These are   
14.  * called whenever a kobject has something happen to it so that the kset   
15.  * can add new environment variables, or filter out the uevents if so  * desired.   
16.  */    
17. struct kset {    
18.     struct list_head list;  //由于Kset下会有很多个Kobject的目录，所以使用一个list将他们全部link起来。    
19.     spinlock_t list_lock;   //锁机制    
20.     struct kobject kobj;    //Kest本质上来说，也是个目录，所以他也使用了Kobject，来表示他自己的这个目录    
21.     struct kset_uevent_ops *uevent_ops;    //由于Kset是将很多的有公共特性的Kobject集中到一起，所以这个变量操作，在他的目录下的一些共性操作。    
22. };    
23. <span style="font-family:Arial;BACKGROUND-COLOR: #ffffff"></span></span>  

subsystem

在以前的版本中，还有subsystem结构，但 是在现在的版本中都已经去掉了，用Kset来代替

 

1 struct subsystem {  2 struct kset kset;  3   4 struct rw semaphore rwsem;   5   6 };  

由上面声明可以看出，完全可以让Kset来代替subsystem结构。

 

 

 

总结：

1，在sys下，表示一个目录使用的结构体是 Kobject，但是在linux的内核中，有硬件的设备 和 软件的驱动，在sys下都需要用一个目录来表示。 单纯的一个Kobject结构无法表示完全，增加了容器，来封装Kobject。 即下面要将的：device和drive_device结构。

2， 最底层驱动目录的上一层目录，从sys角度上来说，他依然是个目录，所以他也有Kobjec这个变量。但是从他的意义上讲，他将 一些有公共特性Kobjec  的 device/driver_device结构组织到了一起，所以除了有Kobject这个变量外，他又添加了一些变量，组成了Kset这个结构来表示这一级的目录。但是仅仅是用Kset来表示了这一级的目录，和1，一样，仅仅表示一个目录是不够的，在linux内核中，需要他在软件上有个映射。所以，也将Kset进行了封装，形成了  bus_type这个结构。

3， 从1 ，2，的解释可以看出，应为kobject在Kset的目录下，那么 device/device_driver 就在 bus_type结构下。所以，linux驱动模型中，驱动和设备都是挂在总线下面的。

4， 如上所述，Kset的意义：表示一个目录（由结构体下的Kobject来完成），并且这个目录下的所有目录有共同的特性（所以说，Kset表示的目录下，不一定非要是Kobject街头的，也可以是Kset结构的。即：Kset嵌套Kset）。所以使用Kset来代替了以前的 subsystem结构。

贴两张图来形象了解一下：

1， Kset和Kobject的连接图（from linux那些事之我是sys）

2，整个sys目录的结构体表示图：（from ULK--当然，在这里subsystem结构要换成Kset了，但我个人认为，以前的subsystem结构上会更清晰，不是吗？）

（但这边有个问题。。。Kobject通过下面的attribute来建立目录下的文件，但我看到目录下有好几个文件，难道是根据一个attribute来建立好几个文件？疑惑ing，好像attribute是个指针，还能当数组首地址？bus_add_attrs函数中如是说）

 

原文一直说到了总线和设备，但是个人认为不如前面的经典，所以没有转载。