一、概述

二、kobject

2.1 说明

2.2 数据抽象

2.3 接口

2.4 实现

三、kset

3.1 说明

3.2 数据抽象

3.3 接口

3.4 实现

四、uevent

4.1 说明

4.2 数据抽象

4.3 接口

4.4 实现

四、总结

一、概述

将以前的笔记整理一下，便于查阅。

二、kobject

2.1 说明

kobject(kernel object)实际上是顶层抽象基类,它的主要功能有：

引用计数（reference count），当其为0时释放
建立层次结构(hierarchy):通过parent指针，指向上层kobject
利用建立的结构，配合sysfs，将kobject信息导出到用户空间

2.2 数据抽象

struct kobject {const char       *name;          /* 外部数据:属性 */struct list_head   entry;      /* 内部数据:层次结构 */struct kobject       *parent;    /* 外部数据:层次结构 */struct kset      *kset;          /* 外部数据:层次结构 */struct kobj_type *ktype;     /* 外部数据:方法 */struct kernfs_node *sd;        /* 内部数据:层次结构 */struct kref      kref;           /* 内部数据:继承结构 */unsigned int state_initialized:1;unsigned int state_in_sysfs:1;unsigned int state_add_uevent_sent:1;unsigned int state_remove_uevent_sent:1;unsigned int uevent_suppress:1;
};

属性 name
结构 entry, parent, kset，sd，kref
方法/接口 ktype

看下ktype：

struct kobj_type {void (*release)(struct kobject *kobj);const struct sysfs_ops *sysfs_ops;struct attribute **default_attrs;const struct kobj_ns_type_operations *(*child_ns_type)(struct kobject *kobj);const void *(*namespace)(struct kobject *kobj);
};

release和kobject释放有关系，由于object层层被继承，父类不可能知道子类资源的释放方式，当子类的实例销毁时，注册自己release就好。
sysfs_ops和default_attrs和sysfs文件系统有关，用于显示kobj相关的信息，实现时逐级调用上层的show/store实现。

2.3 接口

void kobject_init(struct kobject *kobj, struct kobj_type *ktype)
int kobject_add(struct kobject *kobj, struct kobject *parent, const char *fmt, ...)
int kobject_init_and_add(struct kobject *kobj, struct kobj_type *ktype, struct kobject *parent, const char *fmt, ...)
struct kobject *kobject_create_and_add(const char *name, struct kobject *parent)

对一个外部动态分配kobject来说，使用kobject_init_and_add接口，初始化时需要指定自己的name，ktype，和parent。

如果使用kobject_create_and_add，由内部分配kobject结构，且其ktype由内部指定，对应：

static struct kobj_type dynamic_kobj_ktype = {.release  = dynamic_kobj_release,.sysfs_ops  = &kobj_sysfs_ops,
};

注意看，当ktype由此接口内部指定时，说明调用者没有什么额外的资源，直接使用内部的release函数就好了：

static void dynamic_kobj_release(struct kobject *kobj)
{pr_debug("kobject: (%p): %s\n", kobj, __func__);kfree(kobj);
}

而sysfs_ops也是集中在kobj层面，对于sysfs文件的内容，Linux也抽象了一个称为struct attribute的基类，不同层级只要继承该结构，并提供真正的操作函数即可，如kobject默认的：

struct kobj_attribute {struct attribute attr;ssize_t (*show)(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,char *buf);ssize_t (*store)(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,const char *buf, size_t count);
};

实现上：

static ssize_t kobj_attr_show(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, char *buf)
{struct kobj_attribute *kattr;ssize_t ret = -EIO;kattr = container_of(attr, struct kobj_attribute, attr);if (kattr->show)ret = kattr->show(kobj, kattr, buf);return ret;
}

2.4 实现

kref 用来实现引用计数

sd用来和sysfs交互，这里不具体展开，认为每个sysfs的节点与一个kobject相关连就好了，这样再通过parent就建立起一个关于kobject的树形结构

kobject_init就是完成动态的初始化——指定方法和内部基本结构

kobject_add就是将kobj加入到sysfs，设置name，这里需要注意：

如果parent为空，就设置为kobject所属的kset对应的kobject，这里面的含义是，kset是特殊kobject，它是kobject的容器，表示一类有共同特性的kobject；如果没有对应的kset与之关联，就置空，这意味着kobject的节点在sysfs根目录下。

 parent = kobject_get(kobj->parent);/* join kset if set, use it as parent if we do not already have one */if (kobj->kset) {if (!parent)parent = kobject_get(&kobj->kset->kobj);kobj_kset_join(kobj);kobj->parent = parent;}

一般的都通过使用kobject_init_and_add完成上述两个函数的功能。

三、kset

3.1 说明

kset本身继承了kobject，是一个特殊的kobj,主要功能是
1. 提供kobj的集合
2. 提供对容器内所有成员进行管理的机制：uevnet

3.2 数据抽象

struct kset {struct list_head list;spinlock_t list_lock;struct kobject kobj;const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;
};

继承 kobj
方法 uevent_ops
结构 list，list_lock

kset要管理位于容器内的kobj，使用list

3.3 接口

如果使用kset_create_and_add，kset由函数内部分配，此时ktype也由内部指定，其他的name,parent, uvent_ops由调用者指定。

void kset_init(struct kset *k)
int kset_register(struct kset *k)
struct kset *kset_create_and_add(const char *name, const struct kset_uevent_ops *uevent_ops, struct kobject *parent_kobj)

static void kset_release(struct kobject *kobj)
{struct kset *kset = container_of(kobj, struct kset, kobj);pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s\n",kobject_name(kobj), kobj, __func__);kfree(kset);
}static struct kobj_type kset_ktype = {.sysfs_ops  = &kobj_sysfs_ops,.release = kset_release,
};

如果kset嵌入了其他结构而随其一同动态分配，就要使用kset_register接口了

3.4 实现

void kset_init(struct kset *k)
{kobject_init_internal(&k->kobj);INIT_LIST_HEAD(&k->list);spin_lock_init(&k->list_lock);
}

这里kset_init似乎实现的不那么考究，在我看来，既然kset继承于kobject，在初始化时就应该使用kobject提供的外部接口，但是一些object所谓的外部变量如name，ktype该如何传递呢？kset在提供接口时使用了kobject中的internal接口——即不会涉及到外部变量的传递

int kset_register(struct kset *k)
{int err;kset_init(k);err = kobject_add_internal(&k->kobj);kobject_uevent(&k->kobj, KOBJ_ADD);return 0;
}

可以看到kset_register在实现上和kset_init思路一样。在使用kset_register接口时，要自行初始化父类(对kset来说，name，ktype，parent)和自身uevent_ops

uevent_ops
name, parent(kset), ktype

kset_create_and_add提供了动态分配的API版本,和kobject类似，该接口没有更上层的kset了：

 /** The kobject of this kset will have a type of kset_ktype and belong to* no kset itself.  That way we can properly free it when it is* finished being used.*/kset->kobj.ktype = &kset_ktype;kset->kobj.kset = NULL;

struct kset *kset_create_and_add(const char *name,const struct kset_uevent_ops *uevent_ops,struct kobject *parent_kobj)
{struct kset *kset;int error;kset = kset_create(name, uevent_ops, parent_kobj);error = kset_register(kset);return kset;
}

四、uevent

4.1 说明

前面说到kobject提供将内核信息导出到用户空间的功能，这是通过uvent机制实现的

4.2 数据抽象

enum kobject_action {KOBJ_ADD,KOBJ_REMOVE,KOBJ_CHANGE,KOBJ_MOVE,KOBJ_ONLINE,KOBJ_OFFLINE,KOBJ_MAX
};

4.3 接口

将指定的kobject指定kobject_actio导出到用户态：

int kobject_uevent(struct kobject *kobj, enum kobject_action action)
int kobject_uevent_env(struct kobject *kobj, enum kobject_action action, char *envp_ext[])

4.4 实现

int kobject_uevent_env(struct kobject *kobj, enum kobject_action action,char *envp_ext[])
{/* search the kset we belong to */top_kobj = kobj;while (!top_kobj->kset && top_kobj->parent)top_kobj = top_kobj->parent;if (!top_kobj->kset) {pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: attempted to send uevent ""without kset!\n", kobject_name(kobj), kobj,__func__);return -EINVAL;}kset = top_kobj->kset;uevent_ops = kset->uevent_ops;if (kobj->uevent_suppress) {pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: uevent_suppress ""caused the event to drop!\n",kobject_name(kobj), kobj, __func__);return 0;}/* skip the event, if the filter returns zero. */if (uevent_ops && uevent_ops->filter)if (!uevent_ops->filter(kset, kobj)) {pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: filter function ""caused the event to drop!\n",kobject_name(kobj), kobj, __func__);return 0;}
}

必须找到kobject对应的kset
检查一些条件，kobj->uevent_suppress设置则丢弃
uevent_ops->filter，使用kset管理kobject，如果容器不允许其通过，则丢弃

 /* environment buffer */env = kzalloc(sizeof(struct kobj_uevent_env), GFP_KERNEL);if (!env)return -ENOMEM;/* complete object path */devpath = kobject_get_path(kobj, GFP_KERNEL);if (!devpath) {retval = -ENOENT;goto exit;}/* default keys */retval = add_uevent_var(env, "ACTION=%s", action_string);if (retval)goto exit;retval = add_uevent_var(env, "DEVPATH=%s", devpath);if (retval)goto exit;retval = add_uevent_var(env, "SUBSYSTEM=%s", subsystem);if (retval)goto exit;/* keys passed in from the caller */if (envp_ext) {for (i = 0; envp_ext[i]; i++) {retval = add_uevent_var(env, "%s", envp_ext[i]);if (retval)goto exit;}}/* let the kset specific function add its stuff */if (uevent_ops && uevent_ops->uevent) {retval = uevent_ops->uevent(kset, kobj, env);if (retval) {pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: uevent() returned ""%d\n", kobject_name(kobj), kobj,__func__, retval);goto exit;}}

如果可以发送，则要将发送的消息整合起来，通过kobj_uevent_env{}
将action_string，devpath，subsystem，额外信息envp_ext，uevent_ops->uevent，uevent_seqnum都加入消息中。

分析一下构造消息的过程：

struct kobj_uevent_env {char *argv[3];char *envp[UEVENT_NUM_ENVP];int envp_idx;char buf[UEVENT_BUFFER_SIZE];int buflen;
};

将上述消息放到buf中，每单一的消息由envp指向，消息的数量envp_idx,这个功能由add_uevent_var实现，很简单，就不再分析了。

 /* send netlink message */list_for_each_entry(ue_sk, &uevent_sock_list, list) {struct sock *uevent_sock = ue_sk->sk;struct sk_buff *skb;size_t len;if (!netlink_has_listeners(uevent_sock, 1))continue;/* allocate message with the maximum possible size */len = strlen(action_string) + strlen(devpath) + 2;skb = alloc_skb(len + env->buflen, GFP_KERNEL);if (skb) {char *scratch;/* add header */scratch = skb_put(skb, len);sprintf(scratch, "%s@%s", action_string, devpath);/* copy keys to our continuous event payload buffer */for (i = 0; i < env->envp_idx; i++) {len = strlen(env->envp[i]) + 1;scratch = skb_put(skb, len);strcpy(scratch, env->envp[i]);}NETLINK_CB(skb).dst_group = 1;retval = netlink_broadcast_filtered(uevent_sock, skb,0, 1, GFP_KERNEL,kobj_bcast_filter,kobj);/* ENOBUFS should be handled in userspace */if (retval == -ENOBUFS || retval == -ESRCH)retval = 0;} elseretval = -ENOMEM;}

通过netlink构造一个skb将整合过的消息发出去。

五、总结

kobject和kset的关系结构上可以用下图表示：

蓝色箭头构建的是sysfs，黑色箭头方便kset管理容器内的kobject，红色箭头便于kobject找到所属kset

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Linux设备驱动——驱动模型之基本结构

一、概述

二、kobject

2.1 说明

2.2 数据抽象

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2.4 实现

三、kset

3.1 说明

3.2 数据抽象

3.3 接口

3.4 实现

四、uevent

4.1 说明

4.2 数据抽象

4.3 接口

4.4 实现

五、总结

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