Linux 2.6 设备模型详解：体系结构与驱动流程

Linux 2.6 设备模型是一个高度复杂的内核组件，它定义了一个设备驱动程序在Linux 2.6版本操作系统中与硬件交互的核心架构。本文档由Semiyd撰写于2007年7月26日，旨在通过易于理解的方式阐述这一体系结构，重点关注与驱动相关的部分，而对于不直接影响驱动的细节，则不做过多展开，推荐读者查阅《Linux设备驱动程序》中关于这部分的详细章节。 文章分为两大部分： **Part One: The Device Model (设备模型)** 首先，作者明确了几个关键概念： 1. **Kobject**：是设备模型的基础结构，类似于C++中的类，但Linux中采用面向对象的设计，Kobject包含属性如名称（k_name）、引用计数（kref）、父类（parent）以及与sysfs（系统文件系统）交互的接口等。它作为设备驱动的基石，被嵌入到其他结构中。 2. **Kset**：是一种特殊的Kobject集合，用于组织和管理一组关联的Kobjects。 3. **Subsystem**：内核中的一个模块或领域，例如网卡、声卡等设备可能属于不同的子系统。 4. **Sysfs Bus**：是sysfs框架的一部分，用于设备的动态配置和监控，它将设备映射到sysfs目录树下。 5. **Device**：表示一个具体的硬件设备，是Kobject的一个实例，每个设备都有自己的Class和Driver。 6. **Device_driver**：是设备驱动程序的核心结构，包含驱动名称、bus类型（如PCI、USB等）、完成上下文（unloaded）以及与Kobject相关联的列表。 接下来，文章会深入讨论： - **Device_driver的创建**：driver如何注册到内核中，包括通过bus_type进行绑定，以及在内核中维护的设备列表（klist_devices）。 - **工作流程**：展示了设备驱动在设备模型中的注册、初始化、加载、卸载等一系列操作，强调了Kobject的层次关系和引用计数在这些过程中起到的关键作用。 **Part Two：Kernel Registration Process (内核注册过程)** 这部分详细介绍了内核中设备驱动注册的具体步骤，包括： - driver如何通过bus_type接口注册其设备类（Class）和实例（Device），并将其添加到相应的kset中。 - 当设备被创建时，如何通过Device_model动态地创建sysfs节点，提供用户空间对设备的访问。 - 当driver卸载时，如何清理关联的资源和sysfs节点。 总结来说，Linux 2.6设备模型是一个强大的框架，它通过Kobject和相关的抽象概念简化了设备驱动的开发和管理。理解这个模型对于开发者来说至关重要，因为它不仅涉及底层的内核机制，还与用户空间的交互密切相关。阅读本文有助于开发者更深入地掌握Linux设备驱动的组织方式和生命周期管理。