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Linux驅動之Kobject、Kset （二）uevent mdev

來源：程序員人生發布時間：2016-06-22 08:53:04 閱讀次數：3243次

LDD3中說，Kobject的作用為：

1、sysfs 表述：在 sysfs 中出現的每一個對象都對應1個 kobject, 它和內核交互來創建它的可見表述。

2、熱插拔事件處理：kobject 子系統將產生的熱插拔事件通知用戶空間。
3、數據結構關聯：整體來看, 裝備模型是1個極端復雜的數據結構，通過其間的大量鏈接而構成1個多層次的體系結構。kobject 實現了該結構并將其聚合在1起。

其中，第1條已在前1篇文章中介紹過了，如果不了解請移駕 http://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/51523693

此文，將從裝備總線驅動模型里的裝備注冊進程， device_register函數入手，分析kobject、kset 在裝備這1層面的體系結構，同時主要是分析uevent機制和 mdev 如何自動創建裝備節點，實現自己想要的1些功能，比如U盤自動掛載。

全部裝備的起源，應當是/drives/base/core.c 在這里實現了1系列函數，并導出供我們使用。

EXPORT_SYMBOL_GPL(device_for_each_child);
EXPORT_SYMBOL_GPL(device_find_child);

EXPORT_SYMBOL_GPL(device_initialize);
EXPORT_SYMBOL_GPL(device_add);
EXPORT_SYMBOL_GPL(device_register);

        EXPORT_SYMBOL_GPL(device_del);
  EXPORT_SYMBOL_GPL(device_unregister);
  EXPORT_SYMBOL_GPL(get_device);
  EXPORT_SYMBOL_GPL(put_device);

EXPORT_SYMBOL_GPL(device_create_file);
EXPORT_SYMBOL_GPL(device_remove_file);

在內核 do_base_setup 初始化的進程中調用driver_init函數，間接調用device_init函數，我們先來看看device_init函數。

int __init devices_init(void)

{
devices_kset = kset_create_and_add("devices", &device_uevent_ops, NULL);

……
}

創建kset 并 add 到內核里去，它的名字是devices，parent==NULL，devices_kset 對應于/sys/devices目錄，device_uevent_ops后面分析。

在裝備總線驅動模型中，我們要構造1個 device 結構對象，設置它所屬的總線（i2c_bus_type、platform_bus_type…)，然后將它注冊到內核中去，其中都避免不了調用 device_register 函數。現在我們來看 device_register

    int device_register(struct device *dev)
{
      device_initialize(dev);
       //dev.devt = MKDEV(xxx, yyyy); // 有些時候會提供裝備的主次裝備號
      return device_add(dev);

......

}

    void device_initialize(struct device *dev)
  {
      dev->kobj.kset = devices_kset;   // 將裝備的 kset 成員指向 devices_kset
      kobject_init(&dev->kobj, &device_ktype);   // 初始化裝備的 kobject 成員，并設置它的 Ktype 為 device_ktype，并沒有add
      ......

}

    int device_add(struct device *dev)
  {
       // 將 dev 的 kobject 成員鏈入 device_kset 鏈表，并在/sys/devices/目錄下創建子目錄
      error = kobject_add(&dev->kobj, dev->kobj.parent, NULL);

// 創建屬性 dev 文件 /sys/devices/xxx/dev ，后邊我們會知道 cat dev 會得到裝備號，供 mdev 來創建裝備節點
if (MAJOR(dev->devt)) {
error = device_create_file(dev, &devt_attr); // 值得1看

error = device_create_sys_dev_entry(dev);
   }
   // 上報1個 KOBJ_ADD 事件
   kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_ADD);
  }

至此，我們可以發現，今后每個創建 device ，只要你調用 device_register ,device 的 Kobject 都將鏈入device_kset 鏈表，然后通過contain_of 函數，就能夠實現對 device 的訪問。也就是說 kobject 常常是嵌入在其他模塊中，通過Kobject、kset之前的關系，實現對更大的模塊的關系管理。也就是我們說的 Kobject 作用的第3條。

現在我們來看看 kobject_uevent

    int kobject_uevent(struct kobject *kobj, enum kobject_action action)
  {
      return kobject_uevent_env(kobj, action, NULL);
  }

    int kobject_uevent_env(struct kobject *kobj, enum kobject_action action,
               char *envp_ext[])
  {

       /* 如果kobject 不屬于1個Kset，則向上查找到1個屬于1個kset的kobject為止 */
          top_kobj = kobj;
          while (!top_kobj->kset && top_kobj->parent)
          top_kobj = top_kobj->parent;

kset = top_kobj->kset; // 找到最接近的 kset，這里就是device_kset

uevent_ops = kset->uevent_ops; // 獲得 uevent_ops == dev_uevent

// 如果 uevent_suppress 被設置則屏蔽 uevent
// 如果設置了 filter 則用 filter 過濾事件，稍后我們會看，只要設置了 bus 或 class 的device 都會通過

// 調用name函數得到subsystem的名字；否則，subsystem的名字是kset中kobject的名字
          if (uevent_ops && uevent_ops->name)
              subsystem = uevent_ops->name(kset, kobj);
          else
              subsystem = kobject_name(&kset->kobj);

/* 申請env內存 */
env = kzalloc(sizeof(struct kobj_uevent_env), GFP_KERNEL);

/* 獲得Path 也就是kobj的路徑 /sys/devices/xxx */
devpath = kobject_get_path(kobj, GFP_KERNEL);

/* 設置環境變量 */
retval = add_uevent_var(env, "ACTION=%s", action_string); // KOBJ_ADD

retval = add_uevent_var(env, "DEVPATH=%s", devpath); // 路徑

retval = add_uevent_var(env, "SUBSYSTEM=%s", subsystem); // 子系統的名字

        // 如果 uevent_ops->uevent 存在則調用，明顯存在，后面分析。
               if (uevent_ops && uevent_ops->uevent) {
                   retval = uevent_ops->uevent(kset, kobj, env);
               }

        retval = add_uevent_var(env, "SEQNUM=%llu", (unsigned long long)seq);
               // uevent_helper[0] == /sbin/mdev     這個是通過 /etc/ini.d/rcS 指定的
               if (uevent_helper[0]) {
char *argv [3];

                  argv [0] = uevent_helper;
                  argv [1] = (char *)subsystem;
                  argv [2] = NULL;
                  retval = add_uevent_var(env, "HOME=/");
                  retval = add_uevent_var(env,"PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin");

// 調用用戶空間程序，程序名 argv[0], 并把環境變量當作參數傳遞過去

retval = call_usermodehelper(argv[0], argv, env->envp, UMH_WAIT_EXEC);
}

}

明顯 uevent 的機制，就是設置環境變量，然后調用用戶空間程序 mdev 進行更新裝備。

上面屢次使用到了device_kset->uevent_fops，是時候來看看了（并沒有甚么卵用）

  static struct kset_uevent_ops device_uevent_ops = {
      .filter =        dev_uevent_filter, // 只要設置了bus or class 就不會過濾
      .name =      dev_uevent_name, // 返回bus or class的name
      .uevent =    dev_uevent, // 設置主次裝備號的環境變量
  };
  // 如果設置了總線或類返回1
  static int dev_uevent_filter(struct kset *kset, struct kobject *kobj)
  {
      struct kobj_type *ktype = get_ktype(kobj);

      if (ktype == &device_ktype) {
          struct device *dev = to_dev(kobj);
            if (dev->bus)
                return 1;
            if (dev->class)
                return 1;
         }
  }
  // 返回 Bus 或類的名字
  static const char *dev_uevent_name(struct kset *kset, struct kobject *kobj)
     {
      struct device *dev = to_dev(kobj);

      if (dev->bus)
               return dev->bus->name;
      if (dev->class)
               return dev->class->name;
     }

  static int dev_uevent(struct kset *kset, struct kobject *kobj,
              struct kobj_uevent_env *env)
  {

if (MAJOR(dev->devt)) {

          add_uevent_var(env, "MAJOR=%u", MAJOR(dev->devt));// 在環境變量中設置主次裝備號
          add_uevent_var(env, "MINOR=%u", MINOR(dev->devt)); // 但是mdev其實不是從這里讀取的
          name = device_get_devnode(dev, &mode, &tmp);
          if (name) {
              add_uevent_var(env, "DEVNAME=%s", name);
          if (mode)
           add_uevent_var(env, "DEVMODE=%#o", mode & 0777);
      }
  }

return retval;

}

還有1個重點，kobject_init(&dev->kobj, &device_ktype)需要注意。

  static struct kobj_type device_ktype = {
      .release    = device_release,
      .sysfs_ops    = &dev_sysfs_ops, // 它有必要看1看
  };

  static struct sysfs_ops dev_sysfs_ops = {
    . show    = dev_attr_show, // 這里僅指定了show store函數，并沒有指定屬性文件
      .store    = dev_attr_store,
  };

指定屬性文件是在 error = device_create_file(dev, &devt_attr);

  int device_create_file(struct device *dev, struct device_attribute *attr)
  {
      error = sysfs_create_file(&dev->kobj, &attr->attr);

}

devt_attr 定義在 static struct device_attribute devt_attr = __ATTR(dev, S_IRUGO, show_dev, NULL);

  #define __ATTR(_name,_mode,_show,_store) { \
      .attr = {.name = __stringify(_name), .mode = _mode },    \
      .show    = _show,                    \
      .store    = _store,                    \
  }

將宏展開：

static struct device_attribute devt_attr = {

      .attr = {.name = __stringify(dev),.mode = S_IRUGO},
      .show    = show_dev,   // 就1行 return print_dev_t(buf, dev->devt) 返回dev的裝備號
      .store    = NULL,

}

真實的屬性文件是：attr = {.name = __stringify(dev),.mode = S_IRUGO},我們在用戶空間cat dev的時候調用的是Kobject->ktye->show,也就是：

  static ssize_t dev_attr_show(struct kobject *kobj, struct attribute *attr,
                 char *buf)
  {
      struct device_attribute *dev_attr = to_dev_attr(attr); // 轉換成上邊devt_attr 的結構類型
      struct device *dev = to_dev(kobj);

      if (dev_attr->show)    // 調用 show_dev 傳遞主次裝備號
          ret = dev_attr->show(dev, dev_attr, buf);
      }

真是大費周章~~

可以總結1下上面的工作了

1、每個 device 的kobkect都將被鏈入kset 鏈表

2、每個 device 的kobkect 在/sys/device/目錄下創建子目錄

3、每個 device 的kobkect 在/sys/device/$(name)/目錄下創建屬性文件 dev

4、每個 device 的kobkect 的ktype 都被設置為device_ktype，通過 show 可以訪問到device的主次裝備號

5、將 device 的 kobject 的PATH 、name、主次裝備號等等設置到環境變量nev->nevp里

6、調用用戶空間 mdev

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mdev 是啥，mdev 可以說是udev的精簡版，在 busybox 制作文件系統的時候被編譯進去，它主要的工作就是根據/sys 目錄的信息來幫助我們自動創建裝備節點，更詳細的概念請自行百度。向要弄清，mdev 創建裝備幾點的進程，那只能看Busybox的源碼了。。

附上1個我做實驗時打印出來的環境變量

    env[0] ACTION=add
       env[1] DEVPATH=/devices/platform/myled
       env[2] SUBSYSTEM=platform
       env[3] MAJOR=251
       env[4] MINOR=0
       env[5] DEVNAME=myled
       env[6] MODALIAS=platform:myled
       env[7] SEQNUM=642
       env[8] HOME=/
       env[9] PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin

現在我們來看看，從內核空間調用的這個用戶程序mdev

  int mdev_main(int argc, char **argv)
  {
      // mdev -s 開機掃描/sys 目錄創建裝備節點，這里不分析
      if (argc == 2 && !strcmp(argv[1],"-s")) {
          ......
      } else {
          action = getenv("ACTION");    // 取得action 就是add or remove
          env_path = getenv("DEVPATH"); // 取得DEVPATH
          if (!action || !env_path)
              bb_show_usage();

          sprintf(temp, "/sys%s", env_path);   // /sys+DEVPATH 比如/sys/devices/xxx
          if (!strcmp(action, "remove")) // 移除 dev
              make_device(temp, 1);
          else if (!strcmp(action, "add")) { // 增加 dev
              make_device(temp, 0);
          }
      }
  }

  static void make_device(char *path, int delete)
  {
      // 獲得主次裝備號，看看是如何獲得的
      if (!delete) {
          // 在path 后邊 + “/dev” 那末path == /sys/devices/xxx/dev
          strcat(path, "/dev");
          len = open_read_close(path, temp + 1, 64); //讀dev 我們前邊說過了，這里會調用show 傳遞主次裝備號~
          *temp++ = 0;
          if (len < 1) return;
      }

      // 取得裝備名字，根據最后1個"/"
      device_name = bb_basename(path);

      // 根據 path 的第5個字符來判斷裝備類型，如果是在/sys/class 目錄的話就是字符裝備，其他的都是塊裝備
      type = path[5]=='c' ? S_IFCHR : S_IFBLK;

      // 如果 /etc/mdev.conf 有這個配置文件的話，根據配置文件的規則來創建裝備節點并履行1些命令
      if (ENABLE_FEATURE_MDEV_CONF) {
          // 這個不如直接來看 mdev.conf 來得實在
            fd = open("/etc/mdev.conf", O_RDONLY);
            ......
      }

      if (!delete) {
            if (sscanf(temp, "%d:%d", &major, &minor) != 2) return;
          // mknod 創建裝備節點
          if (mknod(device_name, mode | type, makedev(major, minor)) && errno != EEXIST)
              bb_perror_msg_and_die("mknod %s", device_name);

}
}

關于 /etc/mdev.conf 真是太有用途了，附上韋東山老師 uevent 的文檔，我就不賣弄了。

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我接上U盤，想自動掛載，怎樣辦？ mdev.conf的格式： <device regex> <uid>:<gid> <octal permissions> [<@|$|*> <command>] device regex：正則表達式，表示哪個裝備 uid: owner gid: 組ID octal permissions：以8進制表示的屬性 @：創建裝備節點以后履行命令 $：刪除裝備節點之前履行命令 *: 創建裝備節點以后和刪除裝備節點之前履行命令 command：要履行的命令 <span style="white-space:pre"> // 韋東山老師寫了個驅動，有 led led1 led2 led3 這4個裝備</span> 寫mdev.conf 1. leds 0:0 777 led1 0:0 777 led2 0:0 777 led3 0:0 777 2. leds?[123]? 0:0 777 3. leds?[123]? 0:0 777 @ echo create /dev/$MDEV > /dev/console 4. leds?[123]? 0:0 777 * if [ $ACTION = "add" ]; then echo create /dev/$MDEV > /dev/console; else echo remove /dev/$MDEV > /dev/console; fi 5. leds?[123]? 0:0 777 * /bin/add_remove_led.sh 把命令寫入1個腳本： add_remove_led.sh #!/bin/sh if [ $ACTION = "add" ]; then echo create /dev/$MDEV > /dev/console; else echo remove /dev/$MDEV > /dev/console; fi 6. U盤自動加載 sda[1⑼]+ 0:0 777 * if [ $ACTION = "add" ]; then mount /dev/$MDEV /mnt; else umount /mnt; fi 7. sda[1⑼]+ 0:0 777 * /bin/add_remove_udisk.sh add_remove_udisk.sh #!/bin/sh if [ $ACTION = "add" ]; then mount /dev/$MDEV /mnt; else umount /mnt; fi

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附上1個我做實驗的代碼，僅供參考，基于Linux2.6.32.2內核

#include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/init.h> #include <linux/device.h> #include <linux/interrupt.h> #include <linux/sched.h> #include <linux/irq.h> #include <asm/uaccess.h> #include <linux/input.h> #include <linux/platform_device.h> // 裝備資源 static struct resource led_resource[] = { //jz2440的參數，驅動未測試 [0] = { .start = 0x56000010, .end = 0x56000010 + 8 - 1, .flags = IORESOURCE_MEM, }, [1] = { .start = 5, .end = 5, .flags = IORESOURCE_IRQ, }, }; static void led_release(struct device *dev){ } // 創建1個裝備 static struct platform_device led_dev = { .name = "myled", //裝備名字與驅動相匹配 .id = ⑴, .num_resources = ARRAY_SIZE(led_resource), .resource = led_resource, .dev = { .release = led_release, .devt = MKDEV(252, 1), }, }; static int led_dev_init(void){ //向bus注冊led_dev match drv鏈表進行配對 platform_device_register(&led_dev); return 0; } static void led_dev_exit(void){ platform_device_unregister(&led_dev); } module_init(led_dev_init); module_exit(led_dev_exit); MODULE_LICENSE("GPL");

打印出來的環境變量：

env[0] ACTION=add
env[1] DEVPATH=/devices/platform/myled
env[2] SUBSYSTEM=platform
env[3] MAJOR=251
env[4] MINOR=0
env[5] DEVNAME=myled
env[6] MODALIAS=platform:myled
env[7] SEQNUM=642
env[8] HOME=/
env[9] PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin