内核ALSA简览

“Being abstract is something profoundly different from being vague… The purpose of abstraction is not to be vague, but to create a new semantic level in which one can be absolutely precise.” – Edsger Dijkstra

不像其它的子系统，声音子系统Alsa在内核的实现位于$src/sound单独的目录 下，而不是$src/drivers目录。不知道是不是因为这部分的代码庞大，可又显得“杂乱无章”。

Alsa 体系结构

数据结构snd_card用来表征一个声卡设备，从中可以看出alsa实现的大概轮廓。

struct snd_card {int number;/* number of soundcard (index tosnd_cards) */char id[16];/* id string of this card */char driver[16];/* driver name */char shortname[32];/* short name of this soundcard */char longname[80];/* name of this soundcard */char mixername[80];/* mixer name */char components[128];/* card components delimited withspace */struct module *module;/* top-level module */void *private_data;/* private data for soundcard */void (*private_free) (struct snd_card *card); /* callback for freeing ofprivate data */struct list_head devices;/* devices */unsigned int last_numid;/* last used numeric ID */struct rw_semaphore controls_rwsem;/* controls list lock */rwlock_t ctl_files_rwlock;/* ctl_files list lock */int controls_count;/* count of all controls */int user_ctl_count;/* count of all user controls */struct list_head controls;/* all controls for this card */struct list_head ctl_files;/* active control files */struct snd_info_entry *proc_root;/* root for soundcard specific files */struct snd_info_entry *proc_id;/* the card id */struct proc_dir_entry *proc_root_link;/* number link to real id */struct list_head files_list;/* all files associated to this card */struct snd_shutdown_f_ops *s_f_ops; /* file operations in the shutdownstate */spinlock_t files_lock;/* lock the files for this card */int shutdown;/* this card is going down */int free_on_last_close;/* free in context of file_release */wait_queue_head_t shutdown_sleep;atomic_t refcount;/* refcount for disconnection */struct device *dev;/* device assigned to this card */struct device *card_dev;/* cardX object for sysfs */};

英文注释很多，很直白。再解释以下几个成员：

• devices. 所有snd_device的链表头. snd_device是alsa的内部表示，既与设备模型中 的设备无关，也与文件系统中的字符设备无关。一个声卡就是若干个snd_device 的集 合，各个snd_device实现自己的操作方法集。常用的设备类型有的 CONTROL/PCM/TIMER…
• controls. 通过设备节点/dev/snd/controlCx提供给用户空间的controls. 常 用于控制音量，音频流的通路等。
• ctl_files. 若干个进程打开/dev/snd/controlCx时生成ctl_file的链 表头。一般用于pcm有多个substream时配置选用哪个substream.
• proc. /proc/asound/cardX/节点。/proc/asound/cards下可打印  出idx [id]: driver-shortname \n longname
• dev. 此声卡的父设备，通过何种方式挂载声卡。如usb/pci/platform…
• card_dev. 此些声卡自己的设备，用于注册到设备模型。如pci声卡，位于  /sys/devices/pci0000:00/0000:00:1b.0/sound/card0/.

总结一下以上凌乱的描述：

Alsa是管理若干个声卡设备的子系统，一个声卡snd_card由多个snd_device子设备 组成。在snd_card注册/销毁的时回调所有子设备的snd_devices_ops方法，用以支持 各子设备的注册和热插拨等操作。

snd_card还为子设备提供字符设备注册接口，需要注册到字符设备的子设备如control/pcm根据minor通过snd_card的f_op->open方法snd_open()绑定到各自的file->f_op上。字符设备的命名规则一般为设备类型+Cα+Dβ， 如card0上的control设备controlC0, card1上pcm0 playback设备pcmC1D0p, card1上的pcm1 capture设备pcmC1D1c.

内核Alsa的核心代码文件组织如下：

sound├── core│   ├── compress_offload.c 实现某些可硬件解码的音频流的用户接口。alsa-lib上已有封装好的编程接口。│   ├── control.c 通过设备节点 /dev/snd/controlCx 实现声卡的音量控制/声道切换等。│   ├── device.c 各种子设备如 pcm/control/timer... 的注册接口。│   ├── info.c 实现procfs下文件访问接口。│   ├── init.c 实现声卡设备的创建/销毁等。│   ├── pcm_*.c 实现pcm设备的文件系统接口。│   ├── sound.c Alsa子系统。│   └── timer.c├── drivers 其它的声卡如虚拟声卡(dummp/loopback)等。├── oss├── isa/pci/pcmcia 各种总路线上的声卡在alsa上的实现。├── ppc/sh/mips 平台自己的实现。├── soc ASOC子系统的实现。└── spi/usb spi/usb声卡。

Alsa的架构如下图。

pci/usb/soc之于alsa犹如ext2/fat/xfs之于vfs,就是实现alsa中的pcm/control等子设 备的操作方法集。 同时，alsa还向sysfs注册到设备模型，透过procfs可以查看card的信 息，如pcm的配置信息，状态等。

总结

本篇只透过分析snd_card这个顶层的数据结构简述alsa的架构设计。control和pcm这两 个重要的声音子设备在以后的篇幅里另加剖析了。

如果说用户空间的TinyAlsa为应用封装了alsa的系统调用接口，那内核空间的ALSA更 像是一套编程框架，支持各式声卡设备，为应用空间提供统一的系统调用接口。

~EOF~

 

http://www.alivepea.me/kernel/kernel-alsa-overview/