Linux 2.6 设备驱动模型解析

"Linux_2.6_设备驱动模型.pdf" 在Linux内核2.6版本中，设备驱动模型是一个核心的组件，它为管理硬件设备提供了统一的框架。这个模型是一个复杂的数据结构网络，旨在简化设备驱动的开发和管理。下面将详细阐述该模型的关键组成部分。 1. **Kobject** Kobject是设备模型中最基础的实体，它代表了一个内核对象，可以是设备、驱动、子系统等。Kobject包含了一个字符串（k_name）用于标识对象的名称，一个引用计数（kref）用于跟踪对象的使用情况，以及一个链表（entry）用于将对象链接到其他对象。此外，它还有指向父对象（parent）、所属集合（kset）以及特定类型的对象信息（ktype）的指针。 2. **Kset** Kset是一组具有相同类型的Kobject的集合，方便管理和查找。它通过维护一个链表来组织这些对象，并提供了一些通用操作，如添加、删除和遍历成员。 3. **Subsystem** 子系统（Subsystem）是设备模型的一个层次，它定义了一组相关的设备。每个子系统可以包含多个设备，并且每个设备都属于某个子系统。子系统有自己的名称和注册机制，可以实现特定的设备管理和操作。 4. **Sysfs** Sysfs是Linux内核提供的一种虚拟文件系统，它将内核对象和它们的状态暴露给用户空间，使得可以通过文件系统接口来管理和查询设备状态。设备模型中的每一个对象都可以在sysfs中有一个对应的目录，以便用户空间应用程序进行交互。 5. **Bus** Bus是设备连接到系统的方式，如PCI、USB、ISA等。Linux设备模型中的Bus类型定义了设备如何与系统通信，以及如何枚举和管理连接在该总线上的设备。 6. **Device** 设备（Device）是实际硬件的抽象，它可以连接到一个特定的Bus，并且属于一个子系统。设备对象包含了关于硬件的具体信息，如设备名称、供应商ID、设备ID等。它还包含了设备驱动的引用，允许驱动程序和设备进行交互。 7. **Device_class** 设备类（Device_class）是对一类设备的抽象，它定义了设备的通用属性和操作，如字符设备、块设备等。设备类帮助创建sysfs目录，提供默认的行为，而设备则根据其所属的类来实现具体功能。 8. **Device_driver** 设备驱动（Device_driver）是与硬件交互的代码，它实现了对特定设备的操作。设备驱动是一个Kobject，但包含额外的字段，如设备列表（klist_devices），用于管理与其关联的设备，以及总线节点（knode_bus），表示它在总线上的位置。 模型的运作流程通常涉及以下步骤： - 驱动注册：驱动程序通过`device_register`向内核注册设备，并关联到相应的Bus和设备类。 - 设备枚举：总线扫描发现新连接的设备，并创建相应的设备对象。 - 驱动匹配：内核通过比较设备的ID信息与驱动的ID信息来寻找合适的驱动。 - 绑定：驱动与设备匹配成功后，驱动被绑定到设备上，驱动的初始化函数被调用，准备与设备交互。 - 设备操作：驱动通过设备对象的接口进行读写、控制等操作。 - 设备卸载：当不再需要设备或驱动时，执行反向过程，解绑驱动，释放资源。 Linux 2.6设备驱动模型通过这些组件和流程，为内核提供了强大的设备管理和驱动支持，提高了系统的可扩展性和灵活性。虽然模型较为复杂，但它通过模块化设计简化了驱动开发，使得开发者可以专注于硬件特性的实现，而无需关心底层的细节。