linux bus、driver、device及三者的关系

一、概念
1、bus
总线是处理器和设备之间的通道。总线有多种类型，每种总线可以挂载多个设备。
2、driver
驱动程序是在CPU运行时，提供操作的软件接口。所有的设备必须有与之配套驱动程序才能正常工作。一个驱动程序可以驱动多个类似或者完全不同的设备。
3、device
设备就是连接在总线上的物理实体。设备是有功能之分的。具有相同功能的设备被归到一个类，如输入设备（鼠标，键盘，游戏杆等）。

二、三者的关系

总线上有两个重要的链表：

1）设备(device)链表；

2）驱动(driver)链表

每次出现一个设备就要向总线汇报，每次出现一个驱动，也要向总线注册。系统初始化的时候，会扫描连接了哪些设备，为每一个设备建立起一个struct device的变量，并加入设备链表；每次注册一个驱动，就要准备一个struct device_driver结构的变量，并加入驱动链表。这样所有的设备都挂载到总线上，当加载驱动时，驱动就去总线上找到自己对应的设备，或者先把驱动注册上，来了一个设备就去总线找驱动。如果只有设备却没有对应的驱动，那么设备无法工作，如果只有驱动却没有设备，驱动也起不了任何作用。
每种总线下面可以挂载许多设备。(通过kset devices)
每种总线下可以用很多驱动。(通过包含一个kset drivers)
每个驱动可以处理一个或多个设备。

三、如何注册驱动、添加设备
1、注册驱动
注册一个驱动，首先把驱动链入到驱动(driver)链表中，然后从设备(device)链表中逐个寻找，看有没有可以关联的设备。如果找到关联的设备，就执行probe函数。
具体流程如下：
platform_driver_register-》driver_register-》bus_add_driver-》driver_attach-》bus_for_each_dev-》__driver_attach
-》driver_probe_device-》really_probe
2、添加设备
添加一个设备，首先把设备链入到设备(device)链表中，然后从驱动(driver)链表中逐个寻找，看有没有可以关联的驱动。如果找到关联的驱动，就执行probe函数。
具体流程如下：
device_add-》bus_add_device-》bus_probe_device-》device_attach-》bus_for_each_drv-》__device_attach
-》driver_probe_device-》really_probe

Linux 设备驱动模型中，按照层次的组织结构，抽象成总线（struct bus_type），设备（struct device），驱动（struct device_driver）的层次组织形式，这是最原始的抽象结构，在此基础之上，根据不同类型的总线/设备/驱动，有形成了更高层次的组织结构，如virtio总线（struct bus_type virtio_bus），virtio设备（struct virtio_device），virtio驱动（struct virtio_driver）等。

不同的抽象层次构成一颗网状的树，linux内核通过驱动模型：kobject，kset来组织树的结构。

上图说明了总线通过两个数据结构：devices_kset和driver_kset来管理注册在此总线上的所有的设备和驱动，为了方便遍历，linux增加了klist_devices和klist_drivers用来实现设备和驱动的遍历。

理解linux驱动模型，最重要的是理解设备与驱动的匹配过程，即在何时，驱动与设备如何实现匹配？

总结起来，设备的注册时机为调用device_register()，将devices注册到总线的devices_kset上，同理，驱动的注册为调用driver_register将驱动注册到总线的drivers_kset上。

下图对照说明了Device和Driver的注册过程。

设备与驱动的匹配主要有以下几个点：

（1）如果总线的match函数非空，调用总线的match函数

（2）如果总线的probe函数非空，调用总线的probe函数，然后会在总线的probe函数中调用驱动的probe函数

（3）如果总线的probe函数为空，则直接调用驱动的probe函数

另外，bus_for_each_drv()是对BUS上所有的Driver都进行__device_attach()操作；同样的，bus_for_each_dev()是对BUS上所有的Device都进行__driver_attach()操作。

那么，这些函数的执行时机在哪呢？

只要有device或device_driver被注册到总线上，都会执行上面的过程。

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下图对照说明了Device和Driver的注册过程。

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