GNU/Linux - Linux Kernel Device model

Linux 设备模型是 Linux 内核中的一个框架，它提供了一种统一、一致的方式来管理和表示硬件设备。设备模型抽象了硬件的细节，使得开发和维护驱动程序和子系统变得更加容易。以下是 Linux 设备模型的关键组成部分和概念：

关键组成部分

1. 设备 (Devices)

   • 表示系统中的硬件组件。

   • 每个设备在内核中由 struct device 表示。

   • 设备按照层次结构组织，反映它们的物理或逻辑关系（例如，USB 设备是 USB 主机控制器的子设备）。

2. 驱动程序 (Drivers)

   • 管理和控制设备的软件组件。

   • 每个驱动程序在内核中由 struct device_driver 表示。

   • 驱动程序提供初始化、配置和管理设备的方法。

3. 总线 (Buses)

   • 表示设备之间的通信通道。

   • 例如 PCI、USB 和 I2C。

   • 每种总线类型在内核中由 struct bus_type 表示。

   • 总线负责设备的枚举和设备与驱动程序的绑定。

4. 类 (Classes)

   • 表示具有共同功能的设备类别。

   • 例如块设备、网络设备和输入设备。

   • 每个类在内核中由 struct class 表示。

   • 类提供了一种将具有相似功能的设备分组并以一致的方式向用户空间公开的方法。

5. 子系统 (Subsystems)

   • 分组相关设备和驱动程序的更高级抽象。

   • 子系统通常对应于特定类型的硬件或功能（例如 USB 子系统、SCSI 子系统）。

核心概念

1. 设备树 (Device Tree)

   • 系统中设备的层次表示。

   • 设备树反映设备的物理或逻辑排列。

   • 用于表示内置硬件和可热插拔设备。

2. Sysfs

   • 一个虚拟文件系统，将设备、驱动程序和总线的信息暴露给用户空间。

   • 位于文件系统层次结构中的 /sys。

   • 允许用户空间应用程序与设备进行交互和配置。

3. 设备注册和注销 (Device Registration and Deregistration)

   • 设备和驱动程序注册到内核，内核管理它们的生命周期。

   • 注册涉及将设备或驱动程序添加到内核中的适当数据结构。

   • 注销涉及从这些数据结构中删除设备或驱动程序。