input子系统分析一

内核的输入子系统是对分散的，多种不同类别的输入设备(如键盘，鼠标，跟踪球，操纵杆，触摸屏，加速计和手写板)等字符设备进行统一处理的一层抽象，就是在字符设备驱动上抽象出的一层。输入子系统包括两类驱动程序：事件驱动程序和设备驱动程序。事件驱动程序负责和应用程序的接口，而设备驱动程序负责和底层输入设备的通信。鼠标事件生成文件mousedev属于事件驱动程序，而PS/2鼠标驱动程序是设备驱动程序。事件驱动程序是标准的，对所有的输入类都是可用的，所以要实现的是设备驱动程序而不是事件驱动程序。设备驱动程序可以利用一个已经存在的，合适的事件驱动程序通过输入核心和用户应用程序接口。
输入子系统带来了如下好处：
1.统一了物理形态各异的相似的输入设备的处理功能
2.提供了用于分发输入报告给用户应用程序的简单的事件接口
3.抽取出了输入驱动程序的通用部分，简化了驱动，并引入了一致性
如下图，input子系统分三层，最上一层是event handler，中间是intput core，底层是input driver。input driver把event report到input core层。input core对event进行分发，传到event handler,相应的event handler层把event放到event buffer中，等待用户进程来取。



现在了解了input子系统的基本思想，下面来看一下input子系统的3个基本的数据结构：

struct input_dev {  const char *name;                                   const char *phys;  const char *uniq;  struct input_id id;                          //与input_handler匹配的时会用到   unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)];     //支持的所有事件类型   unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)];   //按键事件支持的子事件   unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)];   //相对坐标事件支持的子事件   unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)];   //绝对坐标事件支持的子事件   unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)];   //其他事件支持的子事件   unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];   //LED灯事件支持的子事件   unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];   //声音事件支持的子事件   unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];     //受力事件支持的子事件   unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];     //开关事件支持的子事件   unsigned int keycodemax;  unsigned int keycodesize;  void *keycode;  int (*setkeycode)(struct input_dev *dev, int scancode, int keycode);  int (*getkeycode)(struct input_dev *dev, int scancode, int *keycode);  struct ff_device *ff;  unsigned int repeat_key;  struct timer_list timer;  int sync;  int abs[ABS_MAX + 1];             //绝对坐标上报的当前值   int rep[REP_MAX + 1];             //这个参数主要是处理重复按键，后面遇到再讲   unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; //按键有两种状态，按下和抬起，这个字段就是记录这两个状态。   unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)];  unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)];  unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];  int absmax[ABS_MAX + 1];           //绝对坐标的最大值   int absmin[ABS_MAX + 1];       //绝对坐标的最小值   int absfuzz[ABS_MAX + 1];            int absflat[ABS_MAX + 1];            int (*open)(struct input_dev *dev);  void (*close)(struct input_dev *dev);  int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file);  int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value);  struct input_handle *grab;         //当前使用的handle   spinlock_t event_lock;  struct mutex mutex;  unsigned int users;  int going_away;  struct device dev;  struct list_head    h_list;    //h_list是一个链表头，用来把handle挂载在这个上   struct list_head    node;      //这个node是用来连到input_dev_list上的
};  struct input_handler {  void *private;  void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);  int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id);  void (*disconnect)(struct input_handle *handle);  void (*start)(struct input_handle *handle);  const struct file_operations *fops;  int minor;                               //次设备号   const char *name;  const struct input_device_id *id_table;  const struct input_device_id *blacklist;  struct list_head    h_list;    //h_list是一个链表头，用来把handle挂载在这个上   struct list_head    node;      //这个node是用来连到input_handler_list上的
};  struct input_handle {  void *private;  int open;  const char *name;  struct input_dev *dev;              //指向input_dev   struct input_handler *handler;      //指向input_handler   struct list_head    d_node;     //连到input_dev的h_list上   struct list_head    h_node;     //连到input_handler的h_list上
};

下面来看看input子系统的初始化函数：

static int __init input_init(void)
{  int err;  input_init_abs_bypass();  /*创建一个类input_class*/  err = class_register(&input_class);                       if (err) {  printk(KERN_ERR "input: unable to register input_dev class/n");  return err;  }  /*在/proc下创建入口项*/  err = input_proc_init();  if (err)  goto fail1;  /*注册设备号INPUT_MAJOR的设备，记住input子系统的设备的主设备号都是13，即INPUT_MAJOR为13，并与input_fops相关联*/  err = register_chrdev(INPUT_MAJOR, "input", &input_fops);       if (err) {  printk(KERN_ERR "input: unable to register char major %d", INPUT_MAJOR);  goto fail2;  }  return 0;  fail2: input_proc_exit();  fail1: class_unregister(&input_class);  return err;
}
subsys_initcall(input_init);

下面来看input子系统的file_operations，这里只有一个打开函数input_open_file，这个在事件传递部分讲解。

static const struct file_operations input_fops = {  .owner = THIS_MODULE,  .open = input_open_file,
};

int input_register_device(struct input_dev *dev)
{  static atomic_t input_no = ATOMIC_INIT(0);  struct input_handler *handler;  const char *path;  int error;  __set_bit(EV_SYN, dev->evbit);  /* * If delay and period are pre-set by the driver, then autorepeating * is handled by the driver itself and we don't do it in input.c. */  init_timer(&dev->timer);  /*  *rep主要是处理重复按键，如果没有定义dev->rep[REP_DELAY]和dev->rep[REP_PERIOD], *则将其赋值为默认值。dev->rep[REP_DELAY]是指第一次按下多久算一次，这里是250ms， *dev->rep[REP_PERIOD]指如果按键没有被抬起，每33ms算一次。 */  if (!dev->rep[REP_DELAY] && !dev->rep[REP_PERIOD]) {  dev->timer.data = (long) dev;  dev->timer.function = input_repeat_key;  dev->rep[REP_DELAY] = 250;  dev->rep[REP_PERIOD] = 33;  }  /*如果dev没有定义getkeycode和setkeycode，则赋默认值。他们的作用一个是获得键的扫描码，一个是设置键的扫描码*/  if (!dev->getkeycode)  dev->getkeycode = input_default_getkeycode;  if (!dev->setkeycode)  dev->setkeycode = input_default_setkeycode;  dev_set_name(&dev->dev, "input%ld",  (unsigned long) atomic_inc_return(&input_no) - 1);  /*将input_dev封装的dev注册到sysfs*/  error = device_add(&dev->dev);  if (error)  return error;  path = kobject_get_path(&dev->dev.kobj, GFP_KERNEL);  printk(KERN_INFO "input: %s as %s/n",  dev->name ? dev->name : "Unspecified device", path ? path : "N/A");  kfree(path);  error = mutex_lock_interruptible(&input_mutex);  if (error) {  device_del(&dev->dev);  return error;  }  /*将input_dev挂在input_dev_list上*/  list_add_tail(&dev->node, &input_dev_list);  /*匹配所有的input_handler，这个就是刚才那幅图里的一个设备对应多个handler的由来*/  list_for_each_entry(handler, &input_handler_list, node)  input_attach_handler(dev, handler);  input_wakeup_procfs_readers();  mutex_unlock(&input_mutex);  return 0;
}

跟踪程序，来看看input_attach_handler的实现：

static int input_attach_handler(struct input_dev *dev, struct input_handler *handler)

{  const struct input_device_id *id;  int error;  /*handler有一个黑名单，如果存在黑名单，并且这个id匹配就退出*/  if (handler->blacklist && input_match_device(handler->blacklist, dev))  return -ENODEV;  /*匹配id，实现在下边可以看到*/  id = input_match_device(handler->id_table, dev);  if (!id)  return -ENODEV;  /*如果匹配，则调用具体的handler的connect函数*/  error = handler->connect(handler, dev, id);  if (error && error != -ENODEV)  printk(KERN_ERR  "input: failed to attach handler %s to device %s, "  "error: %d/n",  handler->name, kobject_name(&dev->dev.kobj), error);  return error;
}

下边来看看这个匹配函数：如果id->flags存在，并且相应的标志为被设定则进行比较。

static const struct input_device_id *input_match_device(const struct input_device_id *id,  struct input_dev *dev)
{  int i;  for (; id->flags || id->driver_info; id++) {  if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_BUS)  if (id->bustype != dev->id.bustype)  continue;  if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_VENDOR)  if (id->vendor != dev->id.vendor)  continue;  if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_PRODUCT)  if (id->product != dev->id.product)  continue;  if (id->flags & INPUT_DEVICE_ID_MATCH_VERSION)  if (id->version != dev->id.version)  continue;  MATCH_BIT(evbit,  EV_MAX);  MATCH_BIT(keybit, KEY_MAX);  MATCH_BIT(relbit, REL_MAX);  MATCH_BIT(absbit, ABS_MAX);  MATCH_BIT(mscbit, MSC_MAX);  MATCH_BIT(ledbit, LED_MAX);  MATCH_BIT(sndbit, SND_MAX);  MATCH_BIT(ffbit,  FF_MAX);  MATCH_BIT(swbit,  SW_MAX);  return id;  }  return NULL;
}

#define MATCH_BIT(bit, max) /
        for (i = 0; i < BITS_TO_LONGS(max); i++) /
            if ((id->bit[i] & dev->bit[i]) != id->bit[i]) /
                break; /
        if (i != BITS_TO_LONGS(max)) /
            continue;
#define MATCH_BIT(bit, max) / for (i = 0; i < BITS_TO_LONGS(max); i++) / if ((id->bit[i] & dev->bit[i]) != id->bit[i]) / break; / if (i != BITS_TO_LONGS(max)) / continue;

下边是刚刚看到的connect，这里假设这个handler是evdev_handler。如果匹配上了就会创建一个evdev，它里边封装了一个handle，会把input_dev和input_handler关联到一起。

/* * Create new evdev device. Note that input core serializes calls * to connect and disconnect so we don't need to lock evdev_table here. */
static int evdev_connect(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev,  const struct input_device_id *id)
{  struct evdev *evdev;  int minor;  int error;  /* *首先补充几个知识点： *static struct input_handler *input_table[8]; *#define INPUT_DEVICES 256 *一共有8个input_handler，对应256个设备，所以一个handler对应32个设备。 *这个问题在我参加的一次linux驱动的面试中被问到，当时真是汗啊！！！ *static struct evdev *evdev_table[EVDEV_MINORS]; *#define EVDEV_MINORS  32 *evdev理论上可对应32个设备，其对应的设备节点一般位于/dev/input/event0~/dev/input/event4 *下边的for循环，在evdev_table数组中找一个未使用的地方  */  for (minor = 0; minor < EVDEV_MINORS; minor++)  if (!evdev_table[minor])  break;  if (minor == EVDEV_MINORS) {  printk(KERN_ERR "evdev: no more free evdev devices/n");  return -ENFILE;  }  /*下边的代码是分配一个evdev结构体，并对成员进行初始化*/  evdev = kzalloc(sizeof(struct evdev), GFP_KERNEL);  if (!evdev)  return -ENOMEM;  INIT_LIST_HEAD(&evdev->client_list);  spin_lock_init(&evdev->client_lock);  mutex_init(&evdev->mutex);  init_waitqueue_head(&evdev->wait);  snprintf(evdev->name, sizeof(evdev->name), "event%d", minor);  evdev->exist = 1;  evdev->minor = minor;  evdev->handle.dev = input_get_device(dev);  evdev->handle.name = evdev->name;  evdev->handle.handler = handler;  evdev->handle.private = evdev;  dev_set_name(&evdev->dev, evdev->name);  evdev->dev.devt = MKDEV(INPUT_MAJOR, EVDEV_MINOR_BASE + minor);  evdev->dev.class = &input_class;  evdev->dev.parent = &dev->dev;  evdev->dev.release = evdev_free;  /**/  device_initialize(&evdev->dev);  /* *input_register_handle完成的主要功能是: *list_add_tail_rcu(&handle->d_node, &dev->h_list); *list_add_tail(&handle->h_node, &handler->h_list); */  error = input_register_handle(&evdev->handle);  if (error)  goto err_free_evdev;  /*evdev_install_chrdev完成的功能是evdev_table[evdev->minor]=evdev;*/  error = evdev_install_chrdev(evdev);  if (error)  goto err_unregister_handle;  error = device_add(&evdev->dev);  if (error)  goto err_cleanup_evdev;  return 0;  。。。。。。。。。。
}

看一下这张图会对上边的结构有清楚的认知了：

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