sysfs统一设备模型

1、前言

参考书籍及本文部分图片来源：作者李山文的《linux驱动开发入门》https://gitee.com/li-shan-asked/linux-develop-guide

2、sysfs设备文件系统

sysfs是一个基于RAM的虚拟文件系统，从Linux 2.6内核版本开始被引入。它的主要作用是以文件目录的形式向用户空间导出内核对象（如设备、驱动程序等）的数据和属性。sysfs使得用户空间的程序能够动态地获取和管理系统中的设备信息，而无需直接访问内核数据结构。

sysfs 设备文件系统与 udev、proc 以及 devpty 是同一类别的文件系统，该文件系统是一个虚拟的文件系统，sysfs 是一种基于 ramfs 实现的内存文件系统。在开发板中进入/sys 目录下，查看其内容如下：

• block 目录：包含所有的块设备；
• class 目录：包含所有的设备类；
• devices 目录：包含所有存在的设备；
• fs 目录：包含了当前内核挂载的所有文件系统；
• module 目录：包含了内核挂载了所有模块；
• bus 目录：包含了内核中所有的总线设备类型；
• dev 目录：该目录下有两个目录，分别是 block 和 char 目录，该目录包含了所有的 /sys/devices 目录中所有设备的设备号信息；
• fireware 目录：包含对固件对象(firmware object) 和属性进行操作和观察的接口，即这里是系统加载固件机制的对用户空间的接口(关于固件有专用于固件加载的一套 API)；
• kernel 目录：存放当前内核版本所有可以更改的参数；
• power 目录：包含所有电源管理的文件，用户可以通过对该目录下的文件进行读写来控制系统电源。

如我们常见的在用户态通过控制/sys/class/gpio目录下的属性来控制gpio：

3、kobject、kset、kobj_type 介绍

可以参考上述介绍的书籍。

4、驱动程序编写

下面以led程序为例，展示sysfs的应用。驱动程序并未控制实际led，只作打印：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h> 
#include <asm/uaccess.h> 
#include <linux/device.h> 
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/kobject.h>
#include <linux/sysfs.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/string.h>

static struct kobject *led_kobj;
static int led_status = 0;

static ssize_t led_show(struct kobject* kobjs,struct kobj_attribute *attr,char *buf)
{
	printk(KERN_INFO "Read led\n");
	return sprintf(buf, "%d\n", led_status);
}

static ssize_t led_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,const char
*buf, size_t count)
{
	printk(KERN_INFO "led status store\n");
	
	if(0 == memcmp(buf, "on", 2))
	{
		led_status = 1;
	}
	else if(0 == memcmp(buf, "off", 3))
	{
		led_status = 0;
	}
	else
	{
		printk(KERN_INFO "Not support cmd\n");
	}
	
	return 1;
}

/* 创建一个名为"led_status"的属性，指定show和store函数 */
static struct kobj_attribute led_attr = {
	.attr.name = "led_status",
	.attr.mode = 0660,
	.show = led_show,
	.store = led_store,
};

static int __init sysfs_led_init(void)
{
	int ret;

	/* 1、创建led_kobj对象，也就是会在/sys目录下生成一个"sys_led"文件夹 */
	led_kobj = kobject_create_and_add("sys_led", NULL);
	if(led_kobj == NULL)
	{
		printk(KERN_INFO"create led_kobj failed!\n");
		return -1;
	}

	/* 2、为led_kobj创建属性，也就是会在/sys/sys_led目录下创建一个"led_status"属性 */
	ret = sysfs_create_file(led_kobj, &led_attr.attr);
	if(ret != 0)
	{
		printk(KERN_INFO"create sysfa file failed!\n");
		return -1;
	}

	return 0;
}

static void __exit sysfs_led_exit(void)
{
	sysfs_remove_file(led_kobj, &led_attr.attr);
	kobject_put(led_kobj); 
	printk(KERN_INFO "exit sysfs led!\n");
}

module_init(sysfs_led_init);
module_exit(sysfs_led_exit);

MODULE_LICENSE("GPL"); 
MODULE_AUTHOR("1033878279@qq.com"); 
MODULE_DESCRIPTION("sysfs led"); 
MODULE_VERSION("0.1");

5、测试

1、加载驱动程序：

insmod sysfs_led_drv.ko

2、进入/sys目录查看，发现已经创建sys_led目录：

3、进入/sys/sys_led目录，控制led：

cd /sys/sys_led

# 查看设置前的led状态
cat led_status

# 使能led
echo on > led_status
cat led_status

# 关闭led
echo off > led_status
cat led_status

6、总结

在编写一些设备驱动程序时，可以先使用sysfs统一设备模型来做验证，提高前期的开发效率。