Linux裝置模型 4

《linux裝置模型 (2)》和《linux裝置模型 (3)》主要通過一些簡單的實作介紹了kobject、kset、kobj_type、attribute等資料結構的用法，但這些實作並沒有涉及到實際環境下的裝置模型和sysfs。本文將以/sys下的module子目錄為例，看看核心是如何構建sysfs這棵大樹的。

（注：本文的分析基於2.6.36核心）

當module被insmod到核心空間時，/sys/module目錄下會相應建立乙個和模組同名的目錄。我們以usb_storage為例，在執行完sudo modprobe usb_storage之後，sysfs裡會產生乙個名為usb_storage的目錄，其目錄結構是:

在linux 2.6核心裡，module的插入是由使用者程式insmod（modprobe最終也是呼叫insmod）發起的，但大部分工作還是由核心完成。我們可以用strace來觀察一下insmod的流程。

stat64("/sys/module/usb_storage", 0xbfb9a654) = -1 enoent (no such file or directory)

open("/lib/modules/2.6.35-24-generic/kernel/drivers/usb/storage/usb-storage.ko", o_rdonly) = 3

fstat64(3, ) = 0

mmap2(null, 94776, prot_read|prot_write, map_private, 3, 0) = 0xb776f000

close(3) = 0

init_module(0xb776f000, 94776, "") = 0

munmap(0xb776f000, 94776) = 0

exit_group(0) = ?

從這個流程我們可以看到，insmod在執行時，首先會把module的內容對映到記憶體裡，然後呼叫系統呼叫init_module來實現真正的工作。

如上圖所示，這是系統呼叫init_module的執行路徑。因為本文只是討論裝置模型和sysfs，流程圖裡只涉及到相關的內容。

1、mod_sysfs_init首先會查詢當前模組（本例中是usb_storage）在sysfs中是否已經存在，如果沒有，則呼叫kobject_init_and_add建立之；

2、呼叫kobject_create_and_add建立holders目錄。holders目錄用於存放指向其他module的鏈結，這裡的其他module都是依賴於當前module的。以usb_storage為例，如果我們需要使用ums_xx模組（比如ums_karma或者ums_freecom等），可以呼叫sudo modprobe ums_xx來完成載入，因為ums_xx依賴於usb_storage，所以在usb_storage/holders目錄下就會建立指向ums_xx的鏈結，同時refcnt也會加1；

3、module_param_sysfs_setup用來建立parameters目錄，這個目錄裡的檔案對應著當前module的所有引數。在linux核心裡，module的二進位制ko檔案中的__param section用來儲存當前module的引數，load_module會把這些引數讀取到記憶體結構裡，module_param_sysfs_setup再根據相應的結構來建立paramters目錄及其引數檔案；

4、module_add_modinfo_attrs用來建立當前module目錄下的4個檔案：version、srcversion、refcnt和initstate，其中version和srcversion的資訊儲存在二進位制ko檔案的.modinfo section裡。對於usb_storage模組來說，並沒有指定version，所以不存在version這個檔案。順便羅嗦一句，在linux核心裡，可以用巨集module_version定義版本號，比如module_version("v1.00")定義版本號為v1.00，這裡的版本資訊完全是字串，並無特定格式。srcversion可以由module_info(srcversion, ***)來定義，但一般情況下由modpost預設生成就可以了。refcnt反映當前module的引用計數。initstate反映module的三種狀態：live、coming和going；

5、add_usage_links和holders是密切相關的，但這個函式並不是操作當前module的holders目錄。以ums_xx為例，在ums_xx的載入過程中，其add_usage_links會把自己作為鏈結加到usb_storage的holders目錄下；

6、sections目錄對應當前module的二進位制ko檔案裡的section資訊，這是通過add_sect_attrs實現的。需要提醒一下的是，section的命名通常以「.」開頭，而以「.」開頭的檔案在linux裡被認為是隱藏檔案，所以如果要察看的話要在ls命令後加"-a"引數，下面談到的notes同樣需要這樣處理；

7、add_notes_attrs用來建立notes目錄。elf檔案格式定義了一種名為note的元素，主要用於給二進位制檔案新增一些標示資訊。通常，我們可以用readelf來察看elf檔案是否包含note section。比如usb_storage，我們可以使用命令「readelf usb-storage.ko -n」察看，其輸出如下：

notes at offset 0x00000034 with length 0x00000024:

owner data size description

gnu 0x00000014 nt_gnu_build_id (unique build id bitstring)

相應的，在/sys/module/usb_storage/notes目錄下建立的notes檔案就是.note.gnu.build-id。

上面的7條流程裡，並無建立drivers的地方，那/sys/module/usb_storage下的drivers目錄是如何建立的呢？答案在下圖：

在usb_storage的module_init中，會呼叫usb_register來註冊usb_driver結構，如圖中所示，最終會呼叫module_add_driver來建立drivers目錄。

module的撤銷過程和前文中的建立過程一一對應，在這裡就不詳細敘述了，請看下圖。

關於sysfs中的其他子目錄的建立和撤銷，大家也可以很容易的在linux核心中找到對應的**，本文不再一一贅述。

Linux裝置模型 4

4 linux匯流排裝置驅動模型

Linux裝置模型

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