20135337——Linux内核分析：第十七章 模块与设备

第17章 模块与设备

• 设备类型：在所有 Unix 系统中为了统一普通设备的操作所采用的分类。

• 模块： Linux 内核中用于按需加载和卸载目标码的机制。

• 内核对象：内核数据结构中支持面向对象的简单操作，还支持维护对象之间的父子关系。

• sysfs ：表示系统中设备树的一个文件系统。

1. 设备类型

三种类型

块设备
字符设备
网络设备

2. 模块

1. Hello，World

• 模块的所有初始化函数必须符合形式：int my _ init (void);
• 退出函数必须符合形式:void my_exit (void);

2.构建

3. 安装

• 安装编译的模块: make modules_install

4. 产生依赖性

• 生这依赖关系信息，而且在每次启动时更新。
• 若想产生内核依赖关系的信息， root 用户可运行命令:depmod
• 只为新模块生成依赖信息，而不生成所有的依赖关系，这时root 用户可运行命令:depmod -A

5. 载入

• root 身份运行命令：insmod module .ko
• 在内核 via modprobe 中插入模块，需要以 root 身份运行 zmodprobe module [ module parameters ] (参数 module 指定了需要载入的模块各称)。
• 从内核中卸载模块，以 root 身份运行：modprobe -r modules

6. 管理配置选项

• 设置CONFIG_FISHING_POLE 配置选项。
• 如果建立了一个新子目录，希望kconfig 文件（可能是drivers/char/Kconfig）存在子该目录中，在己存在的 kconfig 文件中将它引入：source "drivers/char/fishing/Kcor,lfig”

7. 参数

• 定义一个模块参数可通过宏完成：module_param(name, type, perm)。

参数的类型可以是byte 、short 、ushort、int、uint、long 、ulong、charp、bool 或invbool。

8. 导出符号表

• 导出内核函数需要使用特殊的指令： EXPORT_ SYMBOL（）和EXPORT_SYMBOL_GPL（）。
• 导出的内核符号表：导出的内核接口，称为内核API。
• 在声明函数后，紧跟上EXPORT_SYMBOL（）。

3. 设备模型

• 实现设备模型的最初动机：可以沿设备树的叶子向其根的方向依次遍历，以保证能以正确顺序关闭各设备的电源。

1. kobject

• 设备模型的核心部分。
• struct kobject 结构体表示，定义于头文件＜linux/k,ρ1lij四t.b＞中。
• 通常是嵌入其他结构中的。

2. ktype

• kobject 对象被关联到一种特殊的类型：ktype。
• 由kobj_type 结构体表示，定义于头文件＜linux/kobject.h＞中。
• 为了描述一族kobject 所具有的普遍特性。

3. kset

• 可把kobject 集中到一个集合中，而ktype 描述相关类型ko均ect 所共有的特性，它们之间的重要区别在于2 具有相同ktype 的kobject 可以被分组到不同的kset。
• 在Linux 内核中，只有少数一些的ktype，却有多个kset。
• 由kset 结构体表示，定义于头文件<linux/kobject.h＞中：

4. kobject、ktype、kset关系

• kobject，让那些包含它的结构具有了kobject 的特性。
• ktype 定义了一些kobject 相关的默认特性。
• kset 提供了两个功能：第一，其中嵌入的kobj创作为kobject 组的基类。第二， kset 将相关的kobject 集合在一起。

5. 管理和操作kobject

• kobject 通过函数koject_init 进行初始化，该函数定义在文件＜linux/kobject.h＞中：void kobject_init(struct kobject *kobj, struct kobj_type *ktype);

第一个参数就是需要初始化的kobject 对象；
调用初始化函数前， kobject 必须清空；
未被清空，调用memset() 即可：memset(kobj, 0, sizeof (*kobj ) );

• 应该调用kobject_createO 创建koject。

6.计数

• kobject的主要功能：提供了一个统一的引用计数系统。
• 初始化后， kobject 的引用计数设置为1；引用计数不为零，该对象就会继续保留在内存中。
• 引用计数跌到零时，对象可被撤销，相关内存也被释放。
• koject 的引用计数是通过kref结构体实现，该结构体定义在头文件＜linux/kref.h＞中。

4. sysfs

• 一个处于内存中的虚拟文件系统，它为我们提供了kobject 对象层次结构的视图。
• 通过kobject 对象中的dentry 字段实现把kobject 对象与目录项紧密联系起来。

1. 添加或删除kobject

• 把koject 导入sysfs，你需要用到函数kobject_add():int kobject_add (struct kobj ect *kobj , struct kobj ect *parent, const char *fmt , . .. ) ;
  
  -从sysfs 删除一个kobject 对应文件目录，需使用函数kobject_del() :void kobject _del(struct kobject *kobj );

2. 添加文件

l. 默认属性

• 所有具有相同类型的kobject 在它们对应的sysfs 目录下都拥有相同的默认文件集合。

2. 创建新属性

• 在sysfs 中创建一个符号连接：int sysfs_create_link(struct kobject *kobj, struct kobject target, char *name);

3. 删除新属性

• 删除一个属性需通过函数sysfs_remove_ file（） 完成：void sysfs_remove_file (struct kobject *kobj, const struct attribute *attr);
• 由sysfs_ creat_ link()创建的符号连接可通过删除：void sysfs_remove_link(struct kobject *kobj , char *name);

4. sysfs 约定

• 该保证每个文件只导出一个值。
• 以一个清晰的层次组织数据。
• 提供内核到用户空闹的服务。

3. 内核事件层

• 实现了内核到用户的消息通知系统。
• 内核事件由内核空间传递到用户空间需要经过netlink。
• 用户空间实现一个系统后台服务用于监听套接字，处理任何读到的信息，并将事件传送到系统栈里。