Linux 设备模型之 （kobject、kset 和 Subsystem）（二）

Ktype的定义例如以下：

struct kobj_type {
    void (*release)(struct kobject *kobj);
    const struct sysfs_ops *sysfs_ops;
    struct attribute **default_attrs;
};

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/kobject.h>

struct my_kobj {   //内嵌kobject的结构
	int val;
	struct kobject kobj;
};

struct my_kobj *obj1, *obj2;
struct kobj_type my_type;

struct attribute name_attr = {
	.name = "name", //文件名称
	.mode = 0444,  //指定文件的訪问权限
};

struct attribute val_attr = {
	.name = "val", //文件名称
	.mode = 0666, //指定文件的訪问权限
};

struct attribute *my_attrs[] = {
	&name_attr, 
	&val_attr,
	NULL,
};

/*
结构体struct attribute里的name变量用来指定文件名称。mode变量用来指定文件的訪问权限。
这里须要着重指出的是，数组my_attrs的最后一项一定要赋为NULL，否则会造成内核oops。

*/
ssize_t my_show(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, char *buffer)
{
	struct my_kobj *obj = container_of(kobj, struct my_kobj, kobj);
	ssize_t count = 0;

	if (strcmp(attr->name, "name") == 0) {
		count = sprintf(buffer, "%s\n", kobject_name(kobj));
	} else if (strcmp(attr->name, "val") == 0) {
		count = sprintf(buffer, "%d\n", obj->val);
	}

	return count;
}

ssize_t my_store(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, const char *buffer, size_t size)
{
	struct my_kobj *obj = container_of(kobj, struct my_kobj, kobj);

	if (strcmp(attr->name, "val") == 0) {
		sscanf(buffer, "%d", &obj->val);
	}

	return size;
}

struct sysfs_ops my_sysfsops = {
	.show = my_show,
	.store = my_store,
};

void obj_release(struct kobject *kobj)
{
	struct my_kobj *obj = container_of(kobj, struct my_kobj, kobj);
	printk(KERN_INFO "obj_release %s\n", kobject_name(&obj->kobj));
	kfree(obj);
}

static int __init mykobj_init(void)
{
	printk(KERN_INFO "mykobj_init\n");

	obj1 = kzalloc(sizeof(struct my_kobj), GFP_KERNEL); //分配obj1和obj2并赋值
	if (!obj1) {
		return -ENOMEM;
	}
	obj1->val = 1;

	obj2 = kzalloc(sizeof(struct my_kobj), GFP_KERNEL);
	if (!obj2) {
		kfree(obj1);
		return -ENOMEM;
	}
	obj2->val = 2;

	my_type.release = obj_release;
	my_type.default_attrs = my_attrs;
	my_type.sysfs_ops = &my_sysfsops;

	kobject_init_and_add(&obj1->kobj, &my_type, NULL, "mykobj1"); /*函数来初始化kobject并把它增加到设备模型的体系架构*/
	kobject_init_and_add(&obj2->kobj, &my_type, &obj1->kobj, "mykobj2");
/*
	kobject_init用来初始化kobject结构，kobject_add用来把kobj增加到设备模型之中。
	在实作中，我们先对obj1进行初始化和增加的动作，调用參数里，parent被赋为NULL，表示obj1没有父对象，反映到sysfs里，
	my_kobj1的文件夹会出如今/sys下。obj2的父对象设定为obj1，那么my_kobj2的文件夹会出如今/sys/my_kobj1以下。
	前面提到。kobject也提供了引用计数的功能，尽管本质上是利用kref，但也提供了另外的接口供用户使用。

	kobject_init_and_add和kobject_init这两个函数被调用后。kobj的引用计数会初始化为1，
	所以在module_exit时要记得用kobject_put来释放引用计数。
*/	
	return 0;
}

static void __exit mykobj_exit(void)
{
	printk(KERN_INFO "mykobj_exit\n");

	kobject_del(&obj2->kobj); /*先子对象。后父对象*/
	kobject_put(&obj2->kobj);
	
	kobject_del(&obj1->kobj);
	kobject_put(&obj1->kobj);

	return;
}
/*
kobject_del的作用是把kobject从设备模型的那棵树里摘掉。同一时候sysfs里对应的文件夹也会删除。
这里须要指出的是。释放的顺序应该是先子对象，后父对象。

由于kobject_init_and_add和kobject_add这两个函数会调用kobject_get来增加父对象的引用计数，
所以kobject_del须要调用kobject_put来降低父对象的引用计数。在本例中，假设先通过kobject_put来释放obj1，
那kobject_del(&obj2->kobj)就会出现内存错误。
*/
module_init(mykobj_init);
module_exit(mykobj_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

1.1 kobject 自我总结

kobject是组成Linux设备模型的基础，一个kobject相应sysfs里的一个文件夹。事实上它存在的意义在于把高级对象连接到设备模型上。所以kobject 被嵌入到其它结构中。kobject 可被看作一个最顶层的基类，其它类都它的派生产物。 kobject 实现了一系列方法，对自身并没有特殊作用，而对其它对象却很有效。

。

初始它仅仅被作为一个简单的引用计数, 但随时间的推移,其任务越来越多。如今kobject 所处理的任务和支持代码包含 : 对象的引用计数 ：跟踪对象生命周期的一种方法是使用引用计数。

当没有内核代码持有该对象的引用时, 该对象将结束自己的有效生命期并可被删除。

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2、kset

在这个实作中，我们建立了两个对象obj1和obj2。obj1是obj2的父对象。假设推广开来。obj1能够有很多其它的子对象。在Linux内核中，这样的架构方式事实上并无太大的实际价值。有限的用处之中的一个是在sysfs里创建子文件夹（Linux内核里有这样的使用方法，这样的情况下。直接调用内核提供的kobject_create来实现，不须要自己定义数据结构并内嵌kobject），并且。创建子文件夹也是有其它的办法的。我们知道。Linux设备模型最初的目的是为了方便电源管理，这就须要从上到下的遍历，在这样的架构里，通过obj1并无法訪问其全部的子对象。这个实作最大的意义在于能够让我们比較清晰的理解kobject怎样使用。通常情况下，kobject仅仅须要在叶节点里使用，上层的节点要使用kset。

struct kset {
    struct list_head list;
    spinlock_t list_lock;
    struct kobject kobj;
    const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;
};

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:12px;">#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/kobject.h>

struct my_kobj {    //内嵌kobject的结构
	int val;
	struct kobject kobj;
};

struct my_kobj *obj1, *obj2;
struct kset *my_kset;
struct kobj_type my_type;

struct attribute name_attr = {
	.name = "name", //文件名称
	.mode = 0444,  //指定文件的訪问权限
};

struct attribute val_attr = {
	.name = "val", //文件名称
	.mode = 0666, //指定文件的訪问权限
};

struct attribute *my_attrs[] = {
	&name_attr, 
	&val_attr,
	NULL,
};
/*
结构体struct attribute里的name变量用来指定文件名称，mode变量用来指定文件的訪问权限。
这里须要着重指出的是。数组my_attrs的最后一项一定要赋为NULL，否则会造成内核oops。

*/

ssize_t my_show(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, char *buffer)
{
	struct my_kobj *obj = container_of(kobj, struct my_kobj, kobj);
	ssize_t count = 0;

	if (strcmp(attr->name, "name") == 0) {
		count = sprintf(buffer, "%s\n", kobject_name(kobj));
	} else if (strcmp(attr->name, "val") == 0) {
		count = sprintf(buffer, "%d\n", obj->val);
	}

	return count;
}

ssize_t my_store(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, const char *buffer, size_t size)
{
	struct my_kobj *obj = container_of(kobj, struct my_kobj, kobj);

	if (strcmp(attr->name, "val") == 0) {
		sscanf(buffer, "%d", &obj->val);
	}

	return size;
}

struct sysfs_ops my_sysfsops = {
	.show = my_show,
	.store = my_store,
};

void obj_release(struct kobject *kobj)
{
	struct my_kobj *obj = container_of(kobj, struct my_kobj, kobj);
	printk(KERN_INFO "obj_release %s\n", kobject_name(&obj->kobj));
	kfree(obj);
}

static int __init mykset_init(void)
{
	printk(KERN_INFO "mykset_init\n");

	my_kset = kset_create_and_add("my_kset", NULL, NULL);
	if (!my_kset) {
		return -ENOMEM;
	}

	obj1 = kzalloc(sizeof(struct my_kobj), GFP_KERNEL);
	if (!obj1) {
		kset_unregister(my_kset);
		return -ENOMEM;
	}
	obj1->val = 1;

	obj2 = kzalloc(sizeof(struct my_kobj), GFP_KERNEL);
	if (!obj2) {
		kset_unregister(my_kset);
		kfree(obj1);
		return -ENOMEM;
	}
	obj2->val = 2;

	obj1->kobj.kset = my_kset;
	obj2->kobj.kset = my_kset;

	my_type.release = obj_release;
	my_type.default_attrs = my_attrs;
	my_type.sysfs_ops = &my_sysfsops;

	kobject_init_and_add(&obj1->kobj, &my_type, NULL, "mykobj1");/*函数来初始化kobject并把它增加到设备模型的体系架构*/
	kobject_init_and_add(&obj2->kobj, &my_type, NULL, "mykobj2");
/*
	kobject_init用来初始化kobject结构，kobject_add用来把kobj增加到设备模型之中。
	在实作中，我们先对obj1进行初始化和增加的动作。调用參数里。parent被赋为NULL。表示obj1没有父对象，反映到sysfs里。
	my_kobj1的文件夹会出如今/sys下，obj2的父对象设定为obj1，那么my_kobj2的文件夹会出如今/sys/my_kobj1以下。

	前面提到，kobject也提供了引用计数的功能，尽管本质上是利用kref，但也提供了另外的接口供用户使用。
	kobject_init_and_add和kobject_init这两个函数被调用后，kobj的引用计数会初始化为1，
	所以在module_exit时要记得用kobject_put来释放引用计数。

*/
	return 0;
}

static void __exit mykset_exit(void)
{
	printk(KERN_INFO "mykset_exit\n");

	kobject_del(&obj1->kobj);/*先子对象，后父对象*/
	kobject_put(&obj1->kobj);

	kobject_del(&obj2->kobj);
	kobject_put(&obj2->kobj);

	kset_unregister(my_kset);

	return;
}
/*
kobject_del的作用是把kobject从设备模型的那棵树里摘掉，同一时候sysfs里对应的文件夹也会删除。
这里须要指出的是，释放的顺序应该是先子对象。后父对象。

由于kobject_init_and_add和kobject_add这两个函数会调用kobject_get来增加父对象的引用计数，
所以kobject_del须要调用kobject_put来降低父对象的引用计数。在本例中，假设先通过kobject_put来释放obj1。
那kobject_del(&obj2->kobj)就会出现内存错误。
*/

module_init(mykset_init);
module_exit(mykset_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
</span>

在 module_init 里，我们首先调用 kset_create_and_add 创建 my_kset，接下来把 my_kset 赋给 obj1 和 obj2 ，最后调用 kobject_init_and_add 加入 obj1 和 obj2。这里须要注意的是，kobject_init_and_add 參数里的 parent 都是NULL，在这样的情况下。obj1 和 obj2 的父对象由 kobject 结构里的 kset 指针决定，在这个实作里就是 my_kset。在 module_exit 里。我们还须要额外调用 kset_unregister 来释放之前创建的 my_kset.

2.1 kset 自我总结

kset 象 kobj_type 结构的扩展; 一个 kset 是嵌入到同样类型结构的 kobject 的集合。但 struct kobj_type 关注的是对象的类型，而struct kset 关心的是对象的聚合和集合。其主要功能是包容。可觉得是kobjects 的顶层容器类。每一个 kset 在内部包括自己的 kobject, 并能够用多种处理kobject 的方法处理kset。 ksets 总是在 sysfs 中出现; 一旦设置了 kset 并把它加入到系统中, 将在 sysfs 中创建一个文件夹。kobjects 不必在 sysfs 中表示, 但kset中的每个 kobject 成员都在sysfs中得到表述。

添加 kobject 到 kset 中去，一般是在kobject 创建时完毕，其过程分为2步：
（1）完毕kobject的初始化。特别注意mane和parent和初始化。

（2）把kobject 的 kset 成员指向目标kset。
（3）将kobject 传递给以下的函数

3、子系统

子系统是对整个内核中一些高级部分的表述。子系统通常(但不一定)出如今 sysfs分层结构中的顶层。内核子系统包含 block_subsys(/sys/block 块设备)、 devices_subsys(/sys/devices 核心设备层)以及内核已知的用于各种总线的特定子系统。
对于新的内核已经不再有subsystem数据结构了。用kset取代了。

每一个 kset 必须属于一个子系统。子系统成员帮助内核在分层结构中定位 kset 。

/*子系统通经常使用下面的宏声明:*/
decl_subsys(name, struct kobj_type *type, struct kset_uevent_ops * uevent_ops);
/*子系统的操作函数:*/
void subsystem_init(struct kset *s);
int subsystem_register(struct kset *s);
void subsystem_unregister(struct kset *s);
struct subsystem *subsys_get(struct kset *s)
void subsys_put(struct kset *s);

/*这些函数基本上是kset操作函数的封装，以实现子系统的操作*/