參考：

1）《LINUX設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序》第十四章 Linux 設(shè)備模型

2）內(nèi)核源碼2.6.38

內(nèi)核初始化的時(shí)候會(huì)對(duì)設(shè)備模型作初始化，見init/main.c: start_kernel->rest_init->kernel_init->do_basic_setup->driver_init

設(shè)備模型中重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

include/linux/kobject.h:

struct kobject

struct kset

include/linux/device.h:

struct device

struct device_driver

struct bus_type

struct class

1. kobject

Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，kobject是構(gòu)成設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型的基本元素，它總是嵌入到其他結(jié)構(gòu)中，用于把高級(jí)對(duì)象連接到設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型上。kobject類似于面向?qū)ο笾械幕悾琩evice，device driver，bus，class便是它的派生產(chǎn)物。struct device，struct device_driver，struct bus_type，struct class中都包含一個(gè)類型為struct kobject的成員。

kobject和虛擬文件系統(tǒng)sysfs有著緊密的聯(lián)系，一個(gè)kobject結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)sysfs下的一個(gè)目錄。

Documentation/kobject.txt和Documentation/filesystems/sysfs.txt對(duì)kobject和sysfs有詳細(xì)描述。

struct kobject定義在include/linux/kobject.h中：

60 struct kobject {     61         const char              *name; /*對(duì)應(yīng)sysfs中的目錄名*/ 62         struct list_head        entry; /*同類kobject組成一個(gè)雙向鏈表，entry是該鏈表中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)*/ 63         struct kobject          *parent; /*指向父kobject*/ 64         struct kset             *kset; /*指向所屬的kset*/ 65         struct kobj_type        *ktype; /*struct kobj_type中的struct attribute對(duì)應(yīng)sysfs中的文件*/ 66         struct sysfs_dirent     *sd;  67         struct kref             kref;  68         unsigned int state_initialized:1;  69         unsigned int state_in_sysfs:1;  70         unsigned int state_add_uevent_sent:1;  71         unsigned int state_remove_uevent_sent:1;  72         unsigned int uevent_supPRess:1;  73 };

內(nèi)核用kobject結(jié)構(gòu)將各個(gè)對(duì)象連接起來組成一個(gè)分層的結(jié)構(gòu)體系，有兩種獨(dú)立的機(jī)制用于連接：parent指針和kset。

在kobject結(jié)構(gòu)中的parent成員指向另一個(gè)kobject結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)表示了分層結(jié)構(gòu)中的上一層節(jié)點(diǎn)。父kobject和kobject在sysfs中表現(xiàn)為目錄與子目錄的關(guān)系。

kset是同類kobject的集合。

struct kset定義在include/linux/kobject.h中：

159 struct kset { 160         struct list_head list; /*kset包含的kobject組成一個(gè)鏈表，list指向該鏈表頭*/161         spinlock_t list_lock; 162         struct kobject kobj; 163         const struct kset_uevent_ops *uevent_ops; 164 };

kset通過鏈表來管理集合中的kobject，struct kset中的list成員指向該鏈表頭。

struct kset結(jié)構(gòu)中亦有一個(gè)struct kobject類型的成員，故kset在sysfs中同樣對(duì)應(yīng)一個(gè)目錄。

大部分情況下，kset集合中koject的父kobject都指向該kset中的kobject成員。

kset，parent，kobject的關(guān)系如下圖：

對(duì)kobject的操作函數(shù)定義在lib/kobject.c中。

2. 總線、設(shè)備、驅(qū)動(dòng)、類

下面主要描述一下總線、設(shè)備、驅(qū)動(dòng)、類之間的關(guān)系，Documentation/driver-model下亦有描述。對(duì)于總線、設(shè)備、驅(qū)動(dòng)、類的操作函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，code shows you everything，詳見drivers/base下的bus.c，core.c，driver.c，dd.c，class.c等。

2.1 總線

總線是處理器與一個(gè)或多個(gè)設(shè)備之間的通道，在設(shè)備模型中，所有的設(shè)備都通過總線相連。總線用struct bus_type來描述，bus_type是該總線下設(shè)備和驅(qū)動(dòng)的管理機(jī)構(gòu)。

struct bus_type定義在include/linux/device.h中：

 50 struct bus_type {  51         const char              *name;  52         struct bus_attribute    *bus_attrs;  53         struct device_attribute *dev_attrs;  54         struct driver_attribute *drv_attrs;  55  56         int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);  57         int (*uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env);  58         int (*probe)(struct device *dev);  59         int (*remove)(struct device *dev);  60         void (*shutdown)(struct device *dev);  61  62         int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);  63         int (*resume)(struct device *dev);  64  65         const struct dev_pm_ops *pm;  66  67         struct subsys_private *p;  68 }; 

重點(diǎn)看一下結(jié)構(gòu)struct subsys_private，該結(jié)構(gòu)描述了總線與設(shè)備和驅(qū)動(dòng)的關(guān)系：

 27 struct subsys_private {  28         struct kset subsys;  29         struct kset *devices_kset;  30  31         struct kset *drivers_kset;  32         struct klist klist_devices;  33         struct klist klist_drivers;  34         struct blocking_notifier_head bus_notifier;  35         unsigned int drivers_autoprobe:1;  36         struct bus_type *bus;  37  38         struct list_head class_interfaces;  39         struct kset glue_dirs;  40         struct mutex class_mutex;  41         struct class *class;    42 };

1）devices_kset和drivers_kset分別指向該總線下所有設(shè)備和驅(qū)動(dòng)的集合，在sysfs中，/sys/bus/xxx/下總是存在/sys/bus/xxx/devices和/sys/bus/xxx/drivers目錄。

2）bus_type還管理著兩個(gè)鏈表，klist_devices和 klist_drivers，分別表示該總線下的所有設(shè)備和所有驅(qū)動(dòng)。

2.2 設(shè)備

設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型中，每一個(gè)設(shè)備都用struct device描述，struct device定義在include/linux/device.h中，下面只列出部分成員：

 struct device { 407         struct device           *parent; 408 409         struct device_private   *p; 410 411         struct kobject kobj;                ......               ......418 419         struct bus_type *bus;           /* type of bus device is on */ 420         struct device_driver *driver;   /* which driver has allocated this 421                                                          device */                ......               ......452 453         struct klist_node       knode_class; 454         struct class            *class;                ......               ......458 }; 

 68 struct device_private {          69         struct klist klist_children;  70         struct klist_node knode_parent;  71         struct klist_node knode_driver;  72         struct klist_node knode_bus;     73         void *driver_data;  74         struct device *device;  75 };

1）父子關(guān)系：它是一個(gè)父設(shè)備，它維護(hù)一個(gè)子設(shè)備的鏈表klist_children；它同時(shí)是一個(gè)子設(shè)備， parent指向它的父設(shè)備，knode_parent是該設(shè)備在其父設(shè)備的子設(shè)備鏈表中的節(jié)點(diǎn)；

2）與總線的關(guān)系：它掛在某個(gè)總線下，bus指向該總線的bus_type結(jié)構(gòu)， knode_bus是其所在總線所維護(hù)的設(shè)備鏈表中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)；

3）與驅(qū)動(dòng)的關(guān)系：它是一個(gè)設(shè)備，理所當(dāng)然要跟一個(gè)驅(qū)動(dòng)匹配， driver指向與該設(shè)備匹配的device_driver結(jié)構(gòu)，bus下的每一個(gè)驅(qū)動(dòng)會(huì)維護(hù)一個(gè)設(shè)備鏈表表示該驅(qū)動(dòng)支持的所有設(shè)備， knode_driver便表示該鏈表下的一個(gè)節(jié)點(diǎn)；

4）與類的關(guān)系：類是一個(gè)設(shè)備的高層視圖，它抽象出了底層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，允許用戶空間使用設(shè)備所提供的功能，而不關(guān)心設(shè)備是如何連接以及它們是如何工作的。即具體相似功能的設(shè)備被劃為一類。class 指向該設(shè)備所屬的類，每個(gè)類會(huì)維護(hù)一個(gè)鏈表表示該類型下的所有設(shè)備， knode_class便是該鏈表中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

2.3 驅(qū)動(dòng)

struct device_driver用來描述驅(qū)動(dòng)程序，其定義在include/linux下：

122 struct device_driver { 123         const char              *name;  124         struct bus_type         *bus; 125                        ......               ......144         struct driver_private *p; 145 };

 45 struct driver_private {  46         struct kobject kobj;              47         struct klist klist_devices;  48         struct klist_node knode_bus;  49         struct module_kobject *mkobj;  50         struct device_driver *driver;  51 };

1）與設(shè)備的關(guān)系：每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序可以支持多個(gè)設(shè)備，device_driver維護(hù)了一個(gè)鏈表表示該驅(qū)動(dòng)支持的所有設(shè)備，klist_devices指向該鏈表頭；

2）與總線的關(guān)系：每個(gè)總線維護(hù)一個(gè)鏈表表示該總線下的所有驅(qū)動(dòng)，knode_bus便是該鏈表下的一個(gè)節(jié)點(diǎn)， bus指向該驅(qū)動(dòng)所在的總線；

2.4 類

類是一個(gè)設(shè)備的高層視圖，它抽象出了底層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，允許用戶空間使用設(shè)備所提供的功能，而不關(guān)心設(shè)備是如何連接以及它們是如何工作的。即具體相似功能的設(shè)備被劃為一類。類用struct class描述，定義在include/device.h中：

193 struct class { 194         const char              *name; 195         struct module           *owner; 196 197         struct class_attribute          *class_attrs; 198         struct device_attribute         *dev_attrs; 199         struct bin_attribute            *dev_bin_attrs; 200         struct kobject                  *dev_kobj; 201 202         int (*dev_uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env); 203         char *(*devnode)(struct device *dev, mode_t *mode); 204 205         void (*class_release)(struct class *class); 206         void (*dev_release)(struct device *dev); 207 208         int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state); 209         int (*resume)(struct device *dev); 210 211         const struct kobj_ns_type_Operations *ns_type; 212         const void *(*namespace)(struct device *dev); 213 214         const struct dev_pm_ops *pm; 215 216         struct subsys_private *p; 217 }; 

27 struct subsys_private {  28         struct kset subsys;  29         struct kset *devices_kset;  30  31         struct kset *drivers_kset;  32         struct klist klist_devices;  33         struct klist klist_drivers;  34         struct blocking_notifier_head bus_notifier;  35         unsigned int drivers_autoprobe:1;  36         struct bus_type *bus;  37  38         struct list_head class_interfaces;  39         struct kset glue_dirs;   40         struct mutex class_mutex;  41         struct class *class;  42 };

1）與設(shè)備的關(guān)系：每個(gè)類會(huì)維護(hù)一個(gè)鏈表表示該類型下的所有設(shè)備， devices_kset指向該鏈表頭