Linux驱动之Kobject、Kset （二）uevent mdev

LDD3中说，Kobject的作用为：

    1、sysfs 表述：在 sysfs 中出现的每一个对象都对应1个 kobject, 它和内核交互来创建它的可见表述。

    2、热插拔事件处理 ：kobject 子系统将产生的热插拔事件通知用户空间。
    3、数据结构关联：整体来看, 装备模型是1个极端复杂的数据结构，通过其间的大量链接而构成1个多层次的体系结构。kobject 实现了该结构并将其聚合在1起。 

    其中，第1条已在前1篇文章中介绍过了，如果不了解请移驾 http://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/51523693

    此文，将从装备总线驱动模型里的装备注册进程， device_register函数入手，分析kobject、kset 在装备这1层面的体系结构，同时主要是分析uevent机制和 mdev 如何自动创建装备节点，实现自己想要的1些功能，比如U盘自动挂载。

全部装备的起源，应当是/drives/base/core.c 在这里实现了1系列函数，并导出供我们使用。

        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);

在内核 do_base_setup 初始化的进程中调用driver_init函数，间接调用device_init函数，我们先来看看device_init函数。

    int __init devices_init(void)

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

        ……
    }

    创建kset 并 add 到内核里去，它的名字是devices，parent==NULL，devices_kset 对应于/sys/devices目录，device_uevent_ops后面分析。

    在装备总线驱动模型中，我们要构造1个 device 结构对象，设置它所属的总线（i2c_bus_type、platform_bus_type…)，然后将它注册到内核中去，其中都避免不了调用 device_register 函数。现在我们来看 device_register

    int device_register(struct device *dev)
    {
        device_initialize(dev);
         //dev.devt = MKDEV(xxx, yyyy);  // 有些时候会提供装备的 主次装备号
        return device_add(dev);

         ......          

    }

    void device_initialize(struct device *dev)
    {
        dev->kobj.kset = devices_kset;   // 将装备的 kset 成员指向 devices_kset
        kobject_init(&dev->kobj, &device_ktype);   // 初始化 装备的 kobject 成员，并设置它的 Ktype 为 device_ktype，并没有add
        ......

    }

    int device_add(struct device *dev)
    {
         // 将 dev 的 kobject 成员链入 device_kset 链表，并在/sys/devices/目录下创建子目录
        error = kobject_add(&dev->kobj, dev->kobj.parent, NULL);

         // 创建属性 dev 文件 /sys/devices/xxx/dev ，后边我们会知道 cat dev 会得到装备号，供 mdev 来创建装备节点  
          if (MAJOR(dev->devt)) {
             error = device_create_file(dev, &devt_attr); // 值得1看

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

    至此，我们可以发现，今后每个创建 device ，只要你调用 device_register ,device 的 Kobject 都将链入device_kset 链表，然后通过contain_of 函数，就能够实现对 device 的访问。也就是说 kobject 常常是嵌入在其他模块中，通过Kobject、kset之前的关系，实现对更大的模块的关系管理。 也就是我们说的 Kobject 作用的第3条。

现在我们来看看 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 不属于1个Kset，则向上查找到1个 属于1个kset的kobject为止 */
            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，这里就是device_kset

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

            // 如果 uevent_suppress 被设置 则屏蔽 uevent
            // 如果设置了 filter 则用 filter 过滤事件，稍后我们会看，只要设置了 bus 或 class 的device 都会通过

            // 调用name函数得到subsystem的名字；否则，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);

         /*  申请env内存 */
            env = kzalloc(sizeof(struct kobj_uevent_env), GFP_KERNEL);

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

        /*  设置环境变量 */
            retval = add_uevent_var(env, "ACTION=%s", action_string);  // KOBJ_ADD

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

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

        // 如果 uevent_ops->uevent 存在则调用，明显存在，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     这个是通过 /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");

                    // 调用用户空间程序，程序名 argv[0], 并把环境变量当作参数传递过去

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

    }

   明显 uevent 的机制，就是设置环境变量，然后调用用户空间程序 mdev 进行更新装备。

上面屡次使用到了device_kset->uevent_fops，是时候来看看了（并没有甚么卵用）

    static struct kset_uevent_ops device_uevent_ops = {
        .filter =        dev_uevent_filter, // 只要设置了bus or class 就不会过滤
        .name =      dev_uevent_name, // 返回bus or class的name
        .uevent =    dev_uevent,  // 设置主次装备号的环境变量
    };
    // 如果设置了总线 或 类 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 类的名字
    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));// 在环境变量中设置主次装备号
            add_uevent_var(env, "MINOR=%u", MINOR(dev->devt)); // 但是mdev其实不是从这里读取的
            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;

}

还有1个重点，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, // 这里仅指定了show store函数，并没有指定 属性文件
        .store    = dev_attr_store,
    };

    指定属性文件 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 定义 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,                    \
    }

    将宏展开：

    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的装备号         
        .store    = NULL,

    }

    真实的属性文件是：attr = {.name = __stringify(dev),.mode = S_IRUGO},我们在用户空间cat dev的时候调用的是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); // 转换成上边devt_attr 的结构类型
        struct device *dev = to_dev(kobj);

        if (dev_attr->show)    // 调用 show_dev 传递 主次装备号
            ret = dev_attr->show(dev, dev_attr, buf);
        }

真是大费周章~~

可以总结1下上面的工作了

    1、每个 device 的kobkect都将被链入kset 链表

    2、每个 device 的kobkect 在/sys/device/目录下创建子目录

    3、每个 device 的kobkect 在/sys/device/$(name)/目录下创建属性文件 dev

    4、每个 device 的kobkect 的ktype 都被设置为device_ktype，通过 show 可以访问到device的主次装备号

    5、将 device 的 kobject 的PATH 、name、主次装备号等等设置到环境变量nev->nevp里

    6、调用用户空间 mdev

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    mdev 是啥，mdev 可以说是udev的精简版，在 busybox 制作文件系统的时候被编译进去，它主要的工作就是根据/sys 目录的信息来帮助我们自动创建装备节点，更详细的概念请自行百度。向要弄清，mdev 创建装备几点的进程，那只能看Busybox的源码了。。

附上1个我做实验时打印出来的环境变量

       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

现在我们来看看，从内核空间调用的这个用户程序mdev

    int mdev_main(int argc, char **argv)
    {
        // mdev -s 开机扫描/sys 目录创建装备节点，这里不分析
        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)
    {
        // 获得主次装备号，看看是如何获得的
        if (!delete) {
            // 在path 后边 + “/dev”  那末path == /sys/devices/xxx/dev
            strcat(path, "/dev");
            len = open_read_close(path, temp + 1, 64); //读dev 我们前边说过了，这里会调用show 传递主次装备号~
            *temp++ = 0;
            if (len < 1) return;
        }
   
        // 取得装备名字，根据最后1个"/"
        device_name = bb_basename(path);
   
        // 根据 path 的第5个字符来判断装备类型，如果是在/sys/class 目录的话 就是字符装备，其他的都是块装备
        type = path[5]=='c' ? S_IFCHR : S_IFBLK;
   
        // 如果 /etc/mdev.conf 有这个配置文件的话，根据配置文件的规则来 创建装备节点 并履行1些命令
        if (ENABLE_FEATURE_MDEV_CONF) {
            // 这个不如直接来看 mdev.conf 来得实在
            fd = open("/etc/mdev.conf", O_RDONLY);
            ......
        }

        if (!delete) {
            if (sscanf(temp, "%d:%d", &major, &minor) != 2) return;
            // mknod 创建装备节点
            if (mknod(device_name, mode | type, makedev(major, minor)) && errno != EEXIST)
                bb_perror_msg_and_die("mknod %s", device_name);

        }
    }

    关于 /etc/mdev.conf 真是太有用途了 ，附上韦东山老师 uevent 的文档，我就不卖弄了。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

附上1个 我做实验的代码，仅供参考，基于Linux2.6.32.2内核

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

我们创建了 dev 并设置它的主次装备号，mdev 就自动为我们创建装备节点了~

最后，我们再来回顾1下全部流程~

kobject:

    1、每个 device 的kobkect都将被链入kset 链表

    2、每个 device 的kobkect 在/sys/device/目录下创建子目录

    3、每个 device 的kobkect 在/sys/device/$(name)/目录下创建属性文件 dev

    4、每个 device 的kobkect 的ktype 都被设置为device_ktype，通过 show 可以访问到device的主次装备号

uevent:

    5、将 device 的 kobject 的PATH 、name、主次装备号等等设置到环境变量nev->nevp里

    6、调用用户空间 mdev

    7、读取环境变量，创建装备节点~

    至此，我们应当对kobject的作用有了1个全面的了解。写的不好，还请多批评指正。

生活不易，码农辛苦
如果您觉得本网站对您的学习有所帮助,可以手机扫描二维码进行捐赠