关于kobj与kset的总结

本文深入探讨了Linux内核中kobj和kset的结构与功能,揭示了它们在sysfs文件系统中的作用及关系。kobj用于描述设备对象,而kset则作为这些对象的集合,共同构建了统一的设备模型。

kobj/kset作为统一设备模型的基础,是Linux驱动中重要的部分,首先看kobj的结构体组成:

struct kobject {
	const char		*name;
	struct list_head	entry;
	struct kobject		*parent;
	struct kset		*kset;
	struct kobj_type	*ktype;
	struct kernfs_node	*sd; 
	struct kref		kref; 
#ifdef CONFIG_DEBUG_KOBJECT_RELEASE
	struct delayed_work	release;
#endif
	unsigned int state_initialized:1; 
	unsigned int state_in_sysfs:1;
	unsigned int state_add_uevent_sent:1;
	unsigned int state_remove_uevent_sent:1;
	unsigned int uevent_suppress:1;
};

kobject的功能是完成sysfs文件系统的组织功能。该功能依靠kobj的parent、kset、sd等成员来完成。sysfs文件系统能够以友好的界面,将kobj所刻画的对象层次、所属关系、属性值,展现在用户空间。而kset是一个集合,可以包含多个kobj的实例对象。当注册一个kobj对象时,优先选择注kobj->parent,如果没有合造是,kset作为kobj的候补parent。(如果它的kobj->parent为空,则设置它所属的kset(kset.kobj->kset.kobj)为parent,即优先使用kobj所属的parent;然后再使用kset作为parent。(如platform_bus_type的注册,如某些input设备的注册))

kset的数据结构组成:

struct kset {
	struct list_head list;
	spinlock_t list_lock;
	struct kobject kobj;
	const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;
};

kobj和kset并不是完全的父子关系。kset算是kobj的“接盘侠”,当kobj没有所属的parent时,才让kset来接盘当parent;如果连kset也没有,那该kobj属于顶层对象,其sysfs目录将位于/sys/下。正因为kobj和kset并不是完全的父子关系,因此在注册kobj时,将同时对parent及其所属的kset增加引用计数。若parent和kset为同一对象,则会对kset增加两次引用计数。

kset内部本身也包含一个kobj对象,在sysfs中也表现为目录;所不同的是,kset要承担kobj状态变动消息的发送任务。因此,首先kset会将所属的kobj组织在kset.list下,同时,通过uevent_ops在合适时候发送消息。

对于kobject_add()来说,它的输入信息是:kobj-parent、kobj-name,kobject_add()优先使用传入的parent作为kobj->parent;其次,使用kset作为kobj->parent

kobj状态变动后,必须依靠所关联的kset来向用户空间发送消息;若无关联kset(kobj向上组成的树中,任何成员都无所属的kset),则kobj无法发送用户消息。

<think>这段代码是Linux内核中用于注册驱动程序的代码片段。我将逐行解释其功能。1.`priv=kzalloc(sizeof(*priv),GFP_KERNEL);`-使用`kzalloc`动态分配内存,大小为`priv`指针所指向类型的大小(即`structdevice_driver_private`,但这里用`sizeof(*priv)`来获取大小,这样即使类型改变也无需修改代码)。-`GFP_KERNEL`是内存分配标志,表示在常规内核上下文中分配内存,可能会睡眠。-分配的内存被清零(`kzalloc`包含清零操作)。2.`if(!priv){error=-ENOMEM;gotoout_put_bus;}`-检查内存分配是否成功。如果失败,设置错误码为`-ENOMEM`(内存不足),然后跳转到`out_put_bus`标签处进行错误处理(通常是释放之前分配的资源)。3.`klist_init(&priv->klist_devices,NULL,NULL);`-初始化一个内核链表(klist),用于存储该驱动程序所管理的设备。这里传递了两个NULL,表示不需要特殊的析构函数或获取/释放锁的函数。4.`priv->driver=drv;`-将传入的驱动程序结构体指针`drv`赋值给`priv`的`driver`成员。这样`priv`就可以通过这个指针访问驱动程序的信息。5.`drv->p=priv;`-将`priv`赋值给驱动程序结构体的`p`成员(一个指向`device_driver_private`的指针)。这样驱动程序就可以访问这个私有数据结构。6.`priv->kobj.kset=bus->p->drivers_kset;`-设置私有数据结构中内嵌的kobject所属的kset(内核对象集合)。这里将其设置为总线私有数据结构中的`drivers_kset`,表示该驱动程序的kobject将位于总线的驱动程序集合下。7.`error=kobject_init_and_add(&priv->kobj,&driver_ktype,NULL,"%s",drv->name);`-初始化kobject,并将其添加到内核对象层次结构中。-`&priv->kobj`:要初始化的kobject。-`&driver_ktype`:定义该kobject的类型(包括属性、释放函数等)。-`NULL`:父kobject,这里为NULL表示父对象是上面设置的kset(即总线的驱动程序集合)。-`"%s",drv->name`:格式化字符串,用于设置kobject的名称,这里使用驱动程序的名称。8.`if(error)gotoout_unregister;`-如果上一步出错(非零错误码),跳转到`out_unregister`标签进行错误处理(通常是撤销之前的操作)。9.`klist_add_tail(&priv->knode_bus,&bus->p->klist_drivers);`-将代表驱动程序的节点(`priv->knode_bus`)添加到总线的驱动程序链表(`bus->p->klist_drivers`)的尾部。这样,总线就通过链表管理了所有注册到它上面的驱动程序。总结:这段代码的主要作用是为驱动程序分配一个私有数据结构(`device_driver_private`),初始化并关联到驱动程序,然后将其注册到总线上。其中包含了内存分配、链表初始化、kobject的初始化和添加到sysfs,以及将驱动程序添加到总线的驱动程序链表中。如果中间任何一步失败,就会跳转到相应的错误处理标签进行清理。错误处理标签说明(虽然未在代码片段中给出,但可以推断):-`out_put_bus`:可能减少总线的引用计数,并执行一些清理。-`out_unregister`:可能撤销kobject的初始化,并释放之前分配的内存。注意:这段代码通常出现在`driver_register()`函数中,位于`drivers/base/driver.c`文件。</think> ### 详细代码解释 这段代码是 Linux 内核中**驱动程序注册**的关键逻辑(通常出现在 `drivers/base/driver.c` 的 `driver_register()` 函数中)。以下是逐行分析: --- #### 1. 内存分配错误检查 ```c priv = kzalloc(sizeof(*priv), GFP_KERNEL); if (!priv) { error = -ENOMEM; goto out_put_bus; } ``` - **作用**:为驱动程序私有结构 `device_driver_private`(简称 `priv`)分配内核内存。 - **关键函数**: - `kzalloc()`:分配被**清零的内存**(避免未初始化数据)。 - `sizeof(*priv)`:动态获取 `priv` 指向类型的大小(编译时安全)。 - **错误处理**:若内存不足(`priv == NULL`),设置错误码 `-ENOMEM` 并跳转到 `out_put_bus` 清理总线资源。 --- #### 2. 初始化驱动程序数据结构 ```c klist_init(&priv->klist_devices, NULL, NULL); priv->driver = drv; drv->p = priv; ``` - **`klist_init()`**:初始化内核链表 `klist_devices`,该链表用于**跟踪驱动程序关联的所有设备**(无自定义析构回调 `NULL`)。 - **双向绑定**: - `priv->driver = drv`:私有结构指向驱动程序主结构。 - `drv->p = priv`:驱动程序主结构反向引用私有结构(实现数据关联)。 --- #### 3. 设置 sysfs 对象 ```c priv->kobj.kset = bus->p->drivers_kset; error = kobject_init_and_add(&priv->kobj, &driver_ktype, NULL, "%s", drv->name); if (error) goto out_unregister; ``` - **作用**:在 sysfs 中创建驱动程序的 **kobject 对象**。 - **关键参数**: - `priv->kobj.kset`:指定 kobject 所属集合(总线下的 `drivers_kset`)。 - `kobject_init_and_add()`:初始化 kobject 并添加到 sysfs。 - `&driver_ktype`:定义对象的操作函数集(如属性文件操作)。 - `NULL`:父对象(自动归属到 `drivers_kset`)。 - `"%s", drv->name`:生成 sysfs 目录名称(如 `/sys/bus/usb/drivers/hub`)。 - **错误处理**:若失败则跳转 `out_unregister`(撤销已初始化的资源)。 --- #### 4. 将驱动添加到总线 ```c klist_add_tail(&priv->knode_bus, &bus->p->klist_drivers); ``` - **作用**:将驱动**插入总线的驱动程序链表尾部**。 - **关键结构**: - `priv->knode_bus`:驱动的链表节点。 - `bus->p->klist_drivers`:总线私有结构中的驱动程序链表头。 - **意义**:总线通过此链表管理所有注册的驱动(用于设备匹配等操作)。 --- ### 总结流程图 ```mermaid graph TD A[分配驱动私有结构 priv] -->|失败| B[跳转错误处理] A -->|成功| C[初始化设备链表] C --> D[绑定 drv 和 priv] D --> E[设置 sysfs kobject] E -->|失败| F[撤销注册] E -->|成功| G[添加到总线驱动链表] ``` --- ### 关键数据结构关系 ```c struct device_driver { // 驱动主结构 const char *name; struct device_driver_private *p; // 指向 priv ... }; struct device_driver_private { // 驱动私有结构 struct kobject kobj; // sysfs 对象 struct klist klist_devices; // 关联的设备链表 struct driver *driver; // 反向指向 device_driver struct klist_node knode_bus; // 在总线链表中的节点 }; ```
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