Linux26内核对象机制研究.pdf

第二篇

嵌入式操作系统技术

第二篇嵌入式操作系统技术 4l

Linux2．6内核对象机制研究

康涌泉 桑楠 邹楚雄

电子科技大学计算机科学与工程学院，成都，610054

摘要本文对Linux26内核设备驱动管理中内柱对象机制进行了分析，重点以块设备驱动程序的体系

结构为例，描述了各层次的关系和设备驱动程序的框架。从而为设备驱动程序的开发提供一个参考模型。

关键词设备驱动程序，设备模型，内核对象机制．Kobject

引 言

此庞大的一个组织，使得设备驱动程序管理的拓扑结构相当复杂。在I，inux2．5之前版本的内桉中，投有一个数

据结构来描述系统是如何组织在一起的；L，nu盖2．5开发的一个明确H标就是为内核创建一个统一的没备模型。

在新的内核体系中，需要一个描述系统更为复杂的拓扑结构及支撑特性的抽象数据结构。本文重点分析了

机制各层次数据结构的关系．为进一步柑f究嵌入式1．inux环境下没备驱动程序的丌发和应用提供丁支持。

2 内核设备模型的任务

在Linux2．6内核巾，设备模型为世备驱动程序管理，描述设备抽象数据结构之问关系等提供了一个有效

的手段，其主要任务包括：

(1)电源管理和系统关机

该模型保汪系统硬什设备按照一定顺序改变状态。比如连接到USB适配器卜的设备在断开之前，不能关

闭该适配器。

(2)与用户空间通信

虚拟文件系统sys{s是与设备模型紧密联系的，系统由它来表示没备结构并提供给用户空间，根据它提供

的系统信息束操纵、管理相应设备，从而为系统控制提供便利。

(3)热插拔设备管理

计算机用户对计算机设备的灵活性需求越来越苛刻，外罔设备随时可能会捕^或拔出。Lmux26内核通

过设备模型来管理内核的热插拔机制，处理、世备插人或拔山时内核与用户空问的通信。

(4)设备类管理

系统通常并不关心设备是如何连接的，却需要知道H前系统中哪种设备町用。设备模型提供r一种为、垃

备分类的机制，使得在用户空削就能发现该设备是舌可用。

(5)对象生命周期处理

前面提到的热插拔、sysfs等机制使得在内棱巾创建或操纵对象变得复杂r。殴备模型的实现就是为系统

提供一套机制米处理对象的生命期、对象彼此关系及其在用户空间的表不等。

3 内核对象机制数据结构

内核对象机制巾有3个主要的数据结构：r系统(Sub

象集台(KernelObjectSet，在代码突现中J1jKset表不)肃l内核对象(Kernel

Object，在代码实现中用Kobject表示)。它们之间的关系立¨图1所示。

Subsystem处于最上层，它足内核对象机制最上层的数据结构，用于描

述一类设备子系统。所有届于某类的殴备，将通过代表设备的数据结构

ksct．1ist链中。内桉启动后．

中的Koblject成员挂接到其所属类的subsys

Kset之间的关系

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着初始化的进行，系统还会创建更多的子系统，用于实现不同部件的登记注册，如字符设备子系统(cdev—

subsys)。

对象可能会出现在不同的对象集合中。

Kobject是内核对象机制中最基本的数据结构，存最初的设计构思中，仅仅是想将其作为一个引用计数器，

象与设备模型提供纽带。用面向对象的方法，Kobjects可以被看作是顶层，其他类都由该抽象类派生的。

4 Kobject详细说明

一个字符设备结构的描述：

struetcdev{

struct

kobjectkobj；

struct

module*OWll(．|r；