【Linux】内核驱动篇九--设备模型
内核驱动篇九--设备模型
- 一、起源
- 二、新方案
- 2.1 sysfs: 一种用内存模拟的文件系统,系统启动时mount到/sys目录
- 2.2 uevent
- 三、代码中自动mknod
一、起源
linux内核开发前期,仅devfs
,导致开发不方便以及一些功能难以支持:
- 热插拔
- 不支持一些针对所有设备的统一操作(如电源管理)
- 不能自动mknod
- 用户查看不了设备信息
- 设备信息硬编码,导致驱动代码通用性差,即没有分离设备和驱动
二、新方案
linux内核在3.0以后引入了设备树的机制与新的开发方法
uevent机制:sysfs + uevent + udevd(上层app)
2.1 sysfs: 一种用内存模拟的文件系统,系统启动时mount到/sys目录
sysfs用途:(类似于windows的设备管理器)
- 建立系统中
总线、驱动、设备
三者之间的桥梁 - 向用户空间展示内核中各种设备的拓扑图
- 提供给用户空间对设备获取信息和操作的接口,部分取代ioctl功能
sysfs在内核中的组成要素 | 在用户空间/sys下的显示 |
---|---|
内核对象(kobject) | 目录 |
对象属性(attribute) | 文件 |
对象关系(relationship) | 链接(Symbolic Link) |
四个基本结构
类型 | 所包含的内容 | 内核数据结构 | 对应/sys项 |
---|---|---|---|
设备(Devices) | 设备是此模型中最基本的类型,以设备本身的连接按层次组织 | struct device | /sys/devices/?/?/…/ |
驱动(Drivers) | 在一个系统中安装多个相同设备,只需要一份驱动程序的支持 | struct device_driver | /sys/bus/pci/drivers/?/ |
总线(Bus) | 在整个总线级别对此总线上连接的所有设备进行管理 | struct bus_type | /sys/bus/?/ |
类别(Classes) | 这是按照功能进行分类组织的设备层次树;如 USB 接口和 PS/2 接口的鼠标都是输入设备,都会出现在/sys/class/input/下 | struct class | /sys/class/?/ |
目录组织结构:
/sys下的子目录 | 所包含的内容 |
---|---|
/sys/devices | 这是内核对系统中所有设备的分层次表达模型,也是/sys文件系统管理设备的最重要的目录结构; |
/sys/dev | 这个目录下维护一个按字符设备和块设备的主次号码(major:minor)链接到真实的设备(/sys/devices下)的符号链接文件; |
/sys/bus | 这是内核设备按总线类型分层放置的目录结构, devices 中的所有设备都是连接于某种总线之下,在这里的每一种具体总线之下可以找到每一个具体设备的符号链接,它也是构成 Linux 统一设备模型的一部分; |
/sys/class | 这是按照设备功能分类的设备模型,如系统所有输入设备都会出现在/sys/class/input 之下,而不论它们是以何种总线连接到系统。它也是构成 Linux 统一设备模型的一部分; |
/sys/kernel | 这里是内核所有可调整参数的位置,目前只有 uevent_helper, kexec_loaded, mm, 和新式的slab 分配器等几项较新的设计在使用它,其它内核可调整参数仍然位于sysctl(/proc/sys/kernel) 接口中; |
/sys/module | 这里有系统中所有模块的信息,不论这些模块是以内联(inlined)方式编译到内核映像文件(vmlinuz)中还是编译为外部模块(ko文件),都可能会出现在/sys/module 中 |
/sys/power | 这里是系统中电源选项,这个目录下有几个属性文件可以用于控制整个机器的电源状态,如可以向其中写入控制命令让机器关机、重启等。 |
2.2 uevent
三、代码中自动mknod
struct class *class_create(struct module *owner, const char *name);
/** 功能:在/sys/class生成一个目录,目录名由name指定* 参数:struct module *owner - THIS_MODULEconst char *name - 目录名* 返回值 成功:class指针 失败:NULL
*/
/*
辅助接口:可以定义一个struct class 的指针变量cls来接受返回值,然后通过IS_ERR(cls)判断是否失败;
IS_ERR(cls);成功----------------->0
IS_ERR(cls);失败----------------->非0
PTR_ERR(cls);来获得失败的返回错误码;
*/
void class_destroy(struct class *cls)
/*
* 功能:删除class_create生成目录
* 参数:struct class *cls - class指针
* 返回值
*/
struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent,dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)
/** 功能:在/sys/class目录下class_create生成目录再生成一个子目录与该设备相对应,发uevent让应用程序udevd创建设备文件* 参数:struct class *class - class指针struct device *parent - 父对象,一般NULLdev_t devt - 设备号void *drvdata - 驱动私有数据,一般NULLconst char *fmt - 字符串的格式... - 不定参数* 返回值成功:device指针失败:NULL*/
void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)
/** 功能:删除device_create生成目录* 参数:struct class *class - class指针dev_t devt - 设备号* 返回值
*/
到这里就结束啦!
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