Linux 2.6设备模型详解与驱动注册流程

Linux 2.6 Device Model 是一种高级的设备驱动模型，用于管理和控制Linux内核中的设备驱动程序。这个模型的设计旨在提供一种更复杂但可理解的方式来组织和交互设备驱动，以便于系统的模块化和维护。以下是对该模型的关键组成部分和工作原理的详细介绍。 首先，我们来了解几个核心概念： 1. **Kobject**: Linux 2.6中的基础对象，类似于C++中的类，它包含了名称、引用计数、父对象、所属的KSet以及类型信息。Kobject是设备模型的基石，许多其他对象（如Device Driver）都基于它构建。 2. **Kset**: Kset是kobject的集合，用于组织特定类型的kobjects。它允许对一组相关kobject进行操作，例如查询、遍历或删除。 3. **Subsystem**: 子系统是Linux内核中逻辑上的划分，比如网络、音频或存储子系统，每个子系统都有自己的Kset来管理其下挂的设备。 4. **Sysfs Bus**: Sysfs是一个用户空间接口，通过文件系统暴露设备的信息，使得设备驱动可以通过目录树的形式呈现，便于用户和工具进行访问。 5. **Device**: 设备是模型中实际代表硬件的抽象实体，它继承自Kobject，并包含设备类型（Class）、驱动程序（Driver）等信息。 6. **Device Driver KOBJECT**: 特殊的Kobject类型，用于关联设备驱动程序。驱动程序作为一个Kobject实例，拥有自己的属性和方法，如加载、卸载等操作。 **第一部分：体系结构概览** Linux 2.6 Device Model的体系结构设计旨在简化驱动程序的编写和维护。它将设备驱动的生命周期和功能划分到不同的层次，包括： - **驱动程序注册**：驱动程序通过bus_type接口注册到子系统，如PCI、USB等，确保驱动的正确加载和配置。 - **设备分类**：设备按照功能或特性归类到Class中，提供共享的初始化和操作函数。 - **设备对象**：每个物理设备映射为一个Device对象，包含了设备驱动的引用、设备状态和其他相关信息。 - **sysfs支持**：设备在sysfs中有一个独立的目录，用户空间可以通过这个目录动态查询和操作设备。 **第二部分：内核注册流程详解** 当驱动程序加载时，它首先通过bus_type接口找到对应的子系统，然后创建Device Driver KOBJECT实例。接着，驱动会将自己添加到设备列表中，并通过Kobject的API（如kobject_set_kfdata()）关联到特定的Device实例。在加载过程中，驱动还负责初始化设备的状态，如设置设备描述符、配置硬件等。 卸载时，驱动会执行unloaded completion结构体中的回调函数，清理相关资源并从sysfs目录中移除设备。这确保了设备驱动在被卸载时的有序性和一致性。 总结，Linux 2.6 Device Model是一种强大的框架，它通过Kobject、Kset和Subsystems等机制，实现了设备驱动的模块化管理，简化了驱动程序开发，同时也增强了系统在运行时的灵活性和稳定性。深入理解和掌握这一模型对于编写高质量的Linux设备驱动至关重要。要获取更详细的实现细节和技术细节，建议查阅《Linux设备驱动程序》等相关教材。