Linux设备模型(4)_sysfs
来源:互联网 发布:淘宝退货金额怎么改 编辑:程序博客网 时间:2024/06/08 15:59
存档,转载于:http://www.wowotech.net/device_model/dm_sysfs.html
1. 前言
sysfs是一个基于RAM的文件系统,它和Kobject一起,可以将Kernel的数据结构导出到用户空间,以文件目录结构的形式,提供对这些数据结构(以及数据结构的属性)的访问支持。
sysfs具备文件系统的所有属性,而本文主要侧重其设备模型的特性,因此不会涉及过多的文件系统实现细节,而只介绍sysfs在Linux设备模型中的作用和使用方法。具体包括:
- sysfs和Kobject的关系
- attribute的概念
- sysfs的文件系统操作接口
2. sysfs和Kobject的关系
在"Linux设备模型_Kobject”文章中,有提到过,每一个Kobject,都会对应sysfs中的一个目录。因此在将Kobject添加到Kernel时,create_dir接口会调用sysfs文件系统的创建目录接口,创建和Kobject对应的目录,相关的代码如下:
/* lib/kobject.c, line 47 */static int create_dir(struct kobject *kobj){ int error = 0; error = sysfs_create_dir(kobj); if (!error) { error = populate_dir(kobj); if (error) sysfs_remove_dir(kobj); } return error;}/* fs/sysfs/dir.c, line 736 */ ** * sysfs_create_dir - create a directory for an object. * @kobj: object we're creating directory for. */int sysfs_create_dir(struct kobject * kobj){ enum kobj_ns_type type; struct sysfs_dirent *parent_sd, *sd; const void *ns = NULL; int error = 0; ...}
3. attribute
3.1 attribute的功能概述
在sysfs中,为什么会有attribute的概念呢?其实它是对应kobject而言的,指的是kobject的“属性”。我们知道,sysfs中的目录描述了kobject,而kobject是特定数据类型变量(如struct device)的体现。因此kobject的属性,就是这些变量的属性。它可以是任何东西,名称、一个内部变量、一个字符串等等。而attribute,在sysfs文件系统中是以文件的形式提供的,即:kobject的所有属性,都在它对应的sysfs目录下以文件的形式呈现。这些文件一般是可读、写的,而kernel中定义了这些属性的模块,会根据用户空间的读写操作,记录和返回这些attribute的值。
总结一下:所谓的attibute,就是内核空间和用户空间进行信息交互的一种方法。例如某个driver定义了一个变量,却希望用户空间程序可以修改该变量,以控制driver的运行行为,那么就可以将该变量以sysfs attribute的形式开放出来。
Linux内核中,attribute分为普通的attribute和二进制attribute,如下:
/* include/linux/sysfs.h, line 26 */struct attribute { const char *name; umode_t mode;#ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC bool ignore_lockdep:1; struct lock_class_key *key; struct lock_class_key skey;#endif};/* include/linux/sysfs.h, line 100 */struct bin_attribute { struct attribute attr; size_t size; void *private; ssize_t (*read)(struct file *, struct kobject *, struct bin_attribute *, char *, loff_t, size_t); ssize_t (*write)(struct file *,struct kobject *, struct bin_attribute *, char *, loff_t, size_t); int (*mmap)(struct file *, struct kobject *, struct bin_attribute *attr, struct vm_area_struct *vma);};
struct attribute为普通的attribute,使用该attribute生成的sysfs文件,只能用字符串的形式读写(后面会说为什么)。而struct bin_attribute在struct attribute的基础上,增加了read、write等函数,因此它所生成的sysfs文件可以用任何方式读写。
说完基本概念,我们要问两个问题:
Kernel怎么把attribute变成sysfs中的文件呢?
用户空间对sysfs的文件进行的读写操作,怎么传递给Kernel呢?
下面来看看这个过程。
3.2 attibute文件的创建
在linux内核中,attibute文件的创建是由fs/sysfs/file.c中sysfs_create_file接口完成的,该接口的实现没有什么特殊之处,大多是文件系统相关的操作,和设备模型没有太多的关系,这里先略过不提。
3.3 attibute文件的read和write
看到3.1章节struct attribute的原型时,也许我们会犯嘀咕,该结构很简单啊,name表示文件名称,mode表示文件模式,其它的字段都是内核用于debug Kernel Lock的,那文件操作的接口在哪里呢?
不着急,我们去fs/sysfs目录下看看sysfs相关的代码逻辑。
所有的文件系统,都会定义一个struct file_operations变量,用于描述本文件系统的操作接口,sysfs也不例外:
/* fs/sysfs/file.c, line 472 */const struct file_operations sysfs_file_operations = { .read = sysfs_read_file, .write = sysfs_write_file, .llseek = generic_file_llseek, .open = sysfs_open_file, .release = sysfs_release, .poll = sysfs_poll,};
attribute文件的read操作,会由VFS转到sysfs_file_operations的read(也就是sysfs_read_file)接口上,让我们大概看一下该接口的处理逻辑。
/* fs/sysfs/file.c, line 127 */static ssize_tsysfs_read_file(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos){ struct sysfs_buffer * buffer = file->private_data; ssize_t retval = 0; mutex_lock(&buffer->mutex); if (buffer->needs_read_fill || *ppos == 0) { retval = fill_read_buffer(file->f_path.dentry,buffer); if (retval) goto out; } ... }/* fs/sysfs/file.c, line 67 */static int fill_read_buffer(struct dentry * dentry, struct sysfs_buffer * buffer){ struct sysfs_dirent *attr_sd = dentry->d_fsdata; struct kobject *kobj = attr_sd->s_parent->s_dir.kobj; const struct sysfs_ops * ops = buffer->ops; ... count = ops->show(kobj, attr_sd->s_attr.attr, buffer->page); ... }
而fill_read_buffer接口,直接从buffer指针中取出一个struct sysfs_ops指针,调用该指针的show函数,即完成了文件的read操作。 那么后续呢?当然是由ops->show接口接着处理咯。而具体怎么处理,就是其它模块(例如某个driver)的事了,sysfs不再关心(其实,Linux大多的核心代码,都是只提供架构和机制,具体的实现,也就是苦力,留给那些码农吧!这就是设计的魅力)。
不过还没完,这个struct sysfs_ops指针哪来的?好吧,我们再看看open(sysfs_open_file)接口吧。
/* fs/sysfs/file.c, line 326 */static int sysfs_open_file(struct inode *inode, struct file *file){ struct sysfs_dirent *attr_sd = file->f_path.dentry->d_fsdata; struct kobject *kobj = attr_sd->s_parent->s_dir.kobj; struct sysfs_buffer *buffer; const struct sysfs_ops *ops; int error = -EACCES; /* need attr_sd for attr and ops, its parent for kobj */ if (!sysfs_get_active(attr_sd)) return -ENODEV; /* every kobject with an attribute needs a ktype assigned */ if (kobj->ktype && kobj->ktype->sysfs_ops) ops = kobj->ktype->sysfs_ops; else { WARN(1, KERN_ERR "missing sysfs attribute operations for " "kobject: %s\n", kobject_name(kobj)); goto err_out; } ... buffer = kzalloc(sizeof(struct sysfs_buffer), GFP_KERNEL); if (!buffer) goto err_out; mutex_init(&buffer->mutex); buffer->needs_read_fill = 1; buffer->ops = ops; file->private_data = buffer; ...}
哦,原来和ktype有关系。这个指针是从该attribute所从属的kobject中拿的。再去看一下"Linux设备模型_Kobject”中ktype的定义,还真有一个struct sysfs_ops的指针。
我们注意一下14行的注释以及其后代码逻辑,如果从属的kobject(就是attribute文件所在的目录)没有ktype,或者没有ktype->sysfs_ops指针,是不允许它注册任何attribute的!
经过确认后,sysfs_open_file从ktype中取出struct sysfs_ops指针,并在随后的代码逻辑中,分配一个struct sysfs_buffer类型的指针(buffer),并把struct sysfs_ops指针保存在其中,随后(注意哦),把buffer指针交给file的private_data,随后read/write等接口便可以取出使用。嗯!惯用伎俩!
顺便看一下struct sysfs_ops吧,我想你已经能够猜到了。
/* include/linux/sysfs.h, line 124 */struct sysfs_ops { ssize_t (*show)(struct kobject *, struct attribute *,char *); ssize_t (*store)(struct kobject *,struct attribute *,const char *, size_t); const void *(*namespace)(struct kobject *, const struct attribute *); };
attribute文件的write过程和read类似,这里就不再多说。另外,上面只分析了普通attribute的逻辑,而二进制类型的呢?也类似,去看看fs/sysfs/bin.c吧,这里也不说了。
讲到这里,应该已经结束了,事实却不是如此。上面read/write的数据流,只到kobject(也就是目录)级别哦,而真正需要操作的是attribute(文件)啊!这中间一定还有一层转换!确实,不过又交给其它模块了。 下面我们通过一个例子,来说明如何转换的。
4. sysfs在设备模型中的应用总结
让我们通过设备模型class.c中有关sysfs的实现,来总结一下sysfs的应用方式。
首先,在class.c中,定义了Class所需的ktype以及sysfs_ops类型的变量,如下:
/* drivers/base/class.c, line 86 */static const struct sysfs_ops class_sysfs_ops = { .show = class_attr_show, .store = class_attr_store, .namespace = class_attr_namespace,}; static struct kobj_type class_ktype = { .sysfs_ops = &class_sysfs_ops, .release = class_release, .child_ns_type = class_child_ns_type,};
由前面章节的描述可知,所有class_type的Kobject下面的attribute文件的读写操作,都会交给class_attr_show和class_attr_store两个接口处理。以class_attr_show为例:
/* drivers/base/class.c, line 24 */#define to_class_attr(_attr) container_of(_attr, struct class_attribute, attr)static ssize_t class_attr_show(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, char *buf){ struct class_attribute *class_attr = to_class_attr(attr); struct subsys_private *cp = to_subsys_private(kobj); ssize_t ret = -EIO; if (class_attr->show) ret = class_attr->show(cp->class, class_attr, buf); return ret;}
该接口使用container_of从struct attribute类型的指针中取得一个class模块的自定义指针:struct class_attribute,该指针中包含了class模块自身的show和store接口。下面是struct class_attribute的声明:
/* include/linux/device.h, line 399 */struct class_attribute { struct attribute attr; ssize_t (*show)(struct class *class, struct class_attribute *attr, char *buf); ssize_t (*store)(struct class *class, struct class_attribute *attr, const char *buf, size_t count); const void *(*namespace)(struct class *class, const struct class_attribute *attr); };
因此,所有需要使用attribute的模块,都不会直接定义struct attribute变量,而是通过一个自定义的数据结构,该数据结构的一个成员是struct attribute类型的变量,并提供show和store回调函数。然后在该模块ktype所对应的struct sysfs_ops变量中,实现该本模块整体的show和store函数,并在被调用时,转接到自定义数据结构(struct class_attribute)中的show和store函数中。这样,每个atrribute文件,实际上对应到一个自定义数据结构变量中了。
- Linux设备模型(4)_sysfs
- Linux设备模型(4)_sysfs
- Linux设备模型(4)_sysfs
- Linux设备模型(4)_sysfs
- Linux设备模型(4)_sysfs
- Linux设备模型(4)_sysfs
- Linux设备模型(4)_sysfs
- Linux设备模型(4)_sysfs
- 四、Linux设备模型(4)_sysfs
- Linux设备模型 (4)
- Linux设备模型 (4)
- Linux设备模型 (4)
- Linux设备模型 (4)
- Linux设备模型 (4)
- Linux设备模型 (4)
- Linux设备模型 (4)
- Linux设备模型 (4)
- Linux内核设备模型(4)
- ArcGIS Server for Java
- 【Java基础】动态代理实现AOP之控制事务
- androidEventBus 与 greenrobot的EventBus
- 数据库优化
- 记一个用RxJava遇到的问题
- Linux设备模型(4)_sysfs
- TCP/IP、Http、Socket的区别
- mac svn指令
- Windows上安装py-leveldb
- SWIFT闭包,介绍,使用(ALAMOFIRE封装 异步请求)
- spring @Scheduled注解 定时任务
- SDA静态认证
- Spring MVC自定义统一异常处理类,并且在控制台中输出错误日志
- OpenGL ES 2.0 for Android