###你好！这里是风筝的博客， ###欢迎和我一起交流。 前几天去面试，被问到Linux设备驱动模型这个问题，没答好，回来后恶补知识，找了些资料，希望下次能答出个满意答案。

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Linux早期时候，一个驱动对应一个设备，也就对应一个硬件地址，那当有两个一样的设备的时候，就要写两个驱动，显然是不合理的。应该是从Linux2.5开始，就引入了device-bus-driver模型。
其中设备驱动模型主要结构分为kset、kobject、ktype。 kset是同类型kobject对象的集合，可以说是一个容器。
kobject是总线、驱动、设备的三种对象的一个基类，实现公共接口。
ktype,记录了kobject对象的一些属性。 设备驱动模型的核心即是kobject，是为了管理日益增多的设备，使得设备在底层都具体统一的接口。他与sysfs文件系统紧密相连，每个注册的kobject都对应sysfs文件系统中的一个目录。为了直观管理，统一存放的路径，使用了kset。但是仅仅有这些目录没有意义，这两个结构体只能表示出设备的层次关系，所以基本不单独使用，会嵌入到更大的结构体中，（如希望在驱动目录下能看到挂在该总线上的各种驱动，而在设备目录下能看到挂在该总线的各种设备，就将kobject嵌入到描述设备以及驱动的结构体中，这样每次注册设备或驱动，都会在sys目录下有描述）
放上一个经典的图：

这个图其实还漏了一个ktype，kobject都应该包含一个ktype。 Linux设备模型的目的是：为内核建立起一个统一的设备模型，从而有一个对系统结构的一般性抽象描述。 我们可以先看下一个小的测试程序： #include #include #include #include #include #include #include #include static struct kset * my_kset; struct test_kobj { int number; struct kobject kobj;/*嵌入更大的结构体*/ }; static struct test_kobj * test1; static struct attribute my_attr = { .name = "name", .mode = S_IRWXUGO, }; /*attribute数组*/ static struct attribute *my_attrs[] = { &my_attr, NULL, /*最后必须为NULL*/ }; static ssize_t kobject_attr_show(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, char *buf) { struct test_kobj *obj = container_of(kobj, struct test_kobj, kobj); ssize_t count = 0; printk("kobject 's number is %d ", obj->number); printk("kobject 's name is "); count = sprintf(buf, "%s ", kobject_name(kobj) ); return count; } static ssize_t kobject_attr_store(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, const char *buf, size_t count) { struct test_kobj *obj = container_of(kobj, struct test_kobj, kobj); sscanf(buf, "%d", &obj->number); printk("%s ", __FUNCTION__); return count; } static struct sysfs_ops my_sys_ops = { .show = kobject_attr_show, .store = kobject_attr_store, }; void kobject_release(struct kobject *kobj) { struct test_kobj *obj = container_of(kobj, struct test_kobj, kobj); kfree(obj); printk("%s ", __FUNCTION__); } static struct kobj_type my_ktype = { .release = kobject_release, .sysfs_ops = &my_sys_ops, .default_attrs = my_attrs, }; static int __init kobject_init_test(void) { int error; my_kset = kset_create_and_add("kobject_test", NULL, NULL); if (!my_kset) { goto out; } test1 = kzalloc(sizeof(struct test_kobj), GFP_KERNEL); if (!test1) { kset_unregister(my_kset); return -ENOMEM; } test1->number= 1; error = kobject_init_and_add(&test1->kobj, &my_ktype, &my_kset->kobj, "test1"); if(error){ kobject_put(&test1->kobj); goto out; } printk("%s success. ", __FUNCTION__); return 0; out: printk("%s failed! ", __FUNCTION__); return -1; } static void __exit kobject_exit_test(void) { kobject_del(&test1->kobj); kobject_put(&test1->kobj); kset_unregister(my_kset); printk("%s ", __FUNCTION__); } module_init(kobject_init_test); module_exit(kobject_exit_test); MODULE_DESCRIPTION("kobject test"); MODULE_LICENSE("GPL"); 可以看到，我们在使用kobject、kset、ktype结构，就在sysfs虚拟文件系统下创建（通过kset_create_and_add和kobject_init_and_add函数）了一些子目录(kobject_test)和属性文件。kset和kobject都可以创建出目录，但是kset的目录下存放kobject目录，kobject下存放属性文件（可以对属性文件进行读写操作，如上图name属性文件，而且kobject目录下也可以存放kobject目录，只需parent指向它即可）。
这个小程序没看懂？没关系，先看下面的分析： 我们对着Linux kernel源码分析下，可以下看看三个结构体的成员： struct kset { struct list_head list;//包含kobject的链表 spinlock_t list_lock;//在访问链表时加锁 struct kobject kobj;//嵌入的kobject const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;//对发往用户空间的uevent的处理，如热拔插 }; struct kobject { const char *name;//名字 struct list_head entry;//连接到kset建立层次结构 struct kobject *parent;//指向父节点，面向对象的层次架构 struct kset *kset;//指向所属的kset struct kobj_type *ktype;//属性文件 struct kernfs_node *sd; /* sysfs directory entry */ struct kref kref;//引用计数 #ifdef CONFIG_DEBUG_KOBJECT_RELEASE struct delayed_work release; #endif unsigned int state_initialized:1;//初始化状态 unsigned int state_in_sysfs:1;//是否处在sysfs下了 unsigned int state_add_uevent_sent:1; unsigned int state_remove_uevent_sent:1; unsigned int uevent_suppress:1; }; struct kobj_type { void (*release)(struct kobject *kobj);/*用于释放kobject占用的资源*/ const struct sysfs_ops *sysfs_ops;/*提供实现以下属性的方法*/ struct attribute **default_attrs;/*用于保存类型属性列表（指针的指针）*/ const struct kobj_ns_type_operations *(*child_ns_type)(struct kobject *kobj); const void *(*namespace)(struct kobject *kobj); }; 其实说到设备驱动模型，很容易想到platform，之前我们也说过：嵌入式Linux驱动学习笔记(五)------学习platform设备驱动
那我们现在就来具体分析这个吧：
init/main.c里： kernel_init ->kernel_init_freeable ->do_basic_setup ->driver_init 这是driver_init函数： void __init driver_init(void) { /* These are the core pieces */ devtmpfs_init(); devices_init();/*device、dev目录*/ buses_init();/*bus目录*/ classes_init();/*class目录*/ firmware_init();/*firmware目录*/ hypervisor_init();/*hypervisor目录*/ /* These are also core pieces, but must come after the * core core pieces. */ platform_bus_init(); cpu_dev_init(); memory_dev_init(); container_dev_init(); of_core_init(); } 我们看下devices_init函数： int __init devices_init(void) { devices_kset = kset_create_and_add("devices", &device_uevent_ops, NULL); if (!devices_kset) return -ENOMEM; dev_kobj = kobject_create_and_add("dev", NULL); if (!dev_kobj) goto dev_kobj_err; sysfs_dev_block_kobj = kobject_create_and_add("block", dev_kobj); if (!sysfs_dev_block_kobj) goto block_kobj_err; sysfs_dev_char_kobj = kobject_create_and_add("char", dev_kobj); if (!sysfs_dev_char_kobj) goto char_kobj_err; return 0; char_kobj_err: kobject_put(sysfs_dev_block_kobj);//删除 block_kobj_err: kobject_put(dev_kobj); dev_kobj_err: kset_unregister(devices_kset); return -ENOMEM; } 这里面调用kset_create_and_add创建kset并返回给devices_kset，注意这里的devices_kset，可以说是/sys下最大的boss之一了，所有的物理设备都会在device目录下管理，/sys/device/目录是内核对系统中所有设备的分层次表达模型，保存了系统所有的设备。
然后调用kobject_create_and_add函数在/sys/目录下创建dev目录，/sys/dev目录下维护一个按照字符设备和块设备的主次号码(major:minor)链接到真实设备(/sys/devices)的符号链接文件，应用程序通过对这些文件的读写和控制，可以访问实际的设备。
最后再以dev_kobj为父节点，在/sys/dev/目录下创建block和char目录。 这里我们先看kobject_create_and_add函数，再分析kset_create_and_add函数: struct kobject *kobject_create_and_add(const char *name, struct kobject *parent) { struct kobject *kobj; int retval; kobj = kobject_create(); if (!kobj) return NULL; retval = kobject_add(kobj, parent, "%s", name); /*忽略部分无关代码*/ return kobj; } 其实里面函数也没啥，先创建kobject，初始化它，再添加，没啥好说的。
倒是除了kobject_create_and_add函数，还有一个类似的函数：kobject_init_and_add。
kobject_init_and_add传入一个kobject指针和kobj_type指针，然后进行初始化
kobject_create_and_add创建一个kobject变量，并返回其指针，它不用传入kobj_type指针 在kset_create_and_add函数里也会用到kobject，所以我们现在来分析下kset_create_and_add函数： struct kset *kset_create_and_add(const char *name, const struct kset_uevent_ops *uevent_ops, struct kobject *parent_kobj) { struct kset *kset; int error; kset = kset_create(name, uevent_ops, parent_kobj); if (!kset) return NULL; error = kset_register(kset); if (error) { kfree(kset); return NULL; } return kset; } 里面就是具体的创建和注册kset了。
先说创建函数： static struct kset *kset_create(const char *name, const struct kset_uevent_ops *uevent_ops, struct kobject *parent_kobj) { struct kset *kset; int retval; kset = kzalloc(sizeof(*kset), GFP_KERNEL);//分配kset空间 if (!kset) return NULL;//失败就返回 retval = kobject_set_name(&kset->kobj, "%s", name);//设置kset的名字，也即内嵌kobject的名字 if (retval) { kfree(kset); return NULL; } kset->uevent_ops = uevent_ops;//kset属性操作 kset->kobj.parent = parent_kobj;//设置其parent kset->kobj.ktype = &kset_ktype;//ktype指定为kset_ktype kset->kobj.kset = NULL; return kset; } 可以看出kset_create函数内容为：
1）调用kobject_set_name函数设置kobject的名称
2）设置kobject的uevent_ops、parent为传入的形参uevent_ops、parent_kobj
3）设置kobject的ktype为系统定义好的ktype变量
4）设置kobject的所属kset为NULL，意思是kobject所属的kset就是kset本身，因为kset结构体包含了一个kobject成员。 这里需要一个注意的，就是ktype 这个结构，即kset_ktype： static struct kobj_type kset_ktype = { .sysfs_ops = &kobj_sysfs_ops, .release = kset_release, }; 这里填充了一个释放函数，每个kobject必须有一个释放函数，并且这个kobject必须保持直到这个释放函数被调用到。如果这个条件不能被满足，则这个代码是有缺陷的。注意，假如你忘了提供释放函数，内核会提出警告的；不要尝试提供一个空的释放函数来消除这个警告，你会受到kobject维护者的无情嘲笑。
至于kobj_sysfs_ops，则是关于读写操作相关的操作集： static const struct sysfs_ops sysfs_ops = { .show = show, .store = store, }; 读文件时，会调用到.show的回调函数。
写文件时，会调用到.store的回调函数。 看完了创建函数，接下来是注册函数： int kset_register(struct kset *k) { int err; if (!k) return -EINVAL; kset_init(k);//初始化kset err = kobject_add_internal(&k->kobj);/*初始化kobject，创建对应的sys目录*/ if (err) return err; kobject_uevent(&k->kobj, KOBJ_ADD); return 0; } kset_init函数主要是对kset初始化，会将初始化引用计数器（即kobj->kref）为1（当计数器引用计数没到0之前不可以被释放）。接着初始化entry链表结点，用于与所属的kset的list成员组成链表（INIT_LIST_HEAD(&kobj->entry)），以及一些参数的赋值。最后，还初始化以list成员为头结点的链表，它和子kobject的entry成员组成链表（INIT_LIST_HEAD(&k->list)）。 kobject_add_internal函数就是关键的kobject函数了： static int kobject_add_internal(struct kobject *kobj) { int error = 0; struct kobject *parent; if (!kobj) return -ENOENT; if (!kobj->name || !kobj->name[0]) {//如果kobject的名字为空.退出 WARN(1, "kobject: (%p): attempted to be registered with empty " "name! ", kobj); return -EINVAL; } parent = kobject_get(kobj->parent);//如果kobj-parent为真，则增加kobj->kref计数，即父节点的引用计数 /* join kset if set, use it as parent if we do not already have one */ if (kobj->kset) { if (!parent) parent = kobject_get(&kobj->kset->kobj);//如果parent父节点为NULL那么就用kobj->kset->kobj作其父节点，并增加其引用计数 kobj_kset_join(kobj);//把kobj的entry成员添加到kobj->kset>list的尾部，现在的层次就是kobj->kset->list指向kobj->entry kobj->parent = parent; } /*删除了部分调试内容*/ error = create_dir(kobj);//利用kobj创建目录和属性文件，其中会判断，如果parent为NULL那么就在sysfs_root_kn下创建 if (error) { /*删除了部分内容*/ } else kobj->state_in_sysfs = 1;//如果创建成功。将state_in_sysfs建为1。表示该object已经在sysfs中了 return error; } kobject_add_internal函数内容在注释里都写好了，可以概括为：
1）如果kobject的parent成员为NULL，则把它指向kset的kobject成员。
2）如果kobject的kset成员不为NULL，它会调用kobj_kset_join函数把kobject的entry成员添加到kset的list链表中
3）最后调用create_dir函数创建sys目录 注册函数里最后一个调用就是kobject_uevent函数了，应该是关于热拔插机制的，这不是我们现在关心的内容。
好了，经过上面的折腾，就会在/sys/目录下建立一个devices目录。 接下来继续回到文章开头进入到的devices_init函数： void __init driver_init(void) { /* These are the core pieces */ devtmpfs_init(); devices_init();/*device、dev目录*/ buses_init();/*bus目录*/ classes_init();/*class目录*/ firmware_init();/*firmware目录*/ hypervisor_init();/*hypervisor目录*/ /* These are also core pieces, but must come after the * core core pieces. */ platform_bus_init(); cpu_dev_init(); memory_dev_init(); container_dev_init(); of_core_init(); } 我们之前分析的是devices_init函数，其实接下来几个函数都是一样的，在/sys/目录下创建各个目录。
只需要记住
devices_kset对应/sys/devices目录
bus_kset对应/sys/bus目录
devices_kset对应/sys/devices目录
system_kset对应/sys/devices/system目录
class_kset对应/sys/class目录
firmware_kobj对应/sys/firmware目录
hypervisor_kobj对应/sys/hypervisor目录 接下来看下platform_bus_init函数
也就是我们之前用的platform总线了！！
在driver/base/platform.c文件： struct bus_type platform_bus_type = { .name = "platform", .dev_groups = platform_dev_groups, .match = platform_match,//各种关键字匹配 .uevent = platform_uevent, .pm = &platform_dev_pm_ops, }; struct device platform_bus = { .init_name = "platform", }; int __init platform_bus_init(void) { int error; early_platform_cleanup(); error = device_register(&platform_bus); if (error) return error; error = bus_register(&platform_bus_type); if (error) device_unregister(&platform_bus); of_platform_register_reconfig_notifier(); return error; } 这里，device_register就是在/sys/device/目录下创建platform int device_register(struct device *dev) { device_initialize(dev); return device_add(dev); } 其实也就包含两个函数，一个初始化，一个添加： void device_initialize(struct device *dev) { dev->kobj.kset = devices_kset;//设置设备的kobject所属集合，devices_kset即对应/sys/devices/ kobject_init(&dev->kobj, &device_ktype);//初始化设备的kobject INIT_LIST_HEAD(&dev->dma_pools);//初始化设备的DMA池，用于传递大数据 mutex_init(&dev->mutex); lockdep_set_novalidate_class(&dev->mutex); spin_lock_init(&dev->devres_lock);//初始化自旋锁，用于同步子设备链表 INIT_LIST_HEAD(&dev->devres_head);//初始化子设备链表头 device_pm_init(dev); set_dev_node(dev, -1); #ifdef CONFIG_GENERIC_MSI_IRQ INIT_LIST_HEAD(&dev->msi_list); #endif } 注释都写好了，看下device_add函数： int device_add(struct device *dev) { struct device *parent = NULL; struct kobject *kobj; struct class_interface *class_intf; int error = -EINVAL; struct kobject *glue_dir = NULL; dev = get_device(dev);//增加设备的kobject的引用计数 if (!dev) goto done; if (!dev->p) { error = device_private_init(dev);//初始化dev的私有成员，及其链表操作函数 if (error) goto done; } if (dev->init_name) {//保存设备名，以后需要获取时使用dev_name函数获取 dev_set_name(dev, "%s", dev->init_name); dev->init_name = NULL; } /* subsystems can specify simple device enumeration */ if (!dev_name(dev) && dev->bus && dev->bus->dev_name) dev_set_name(dev, "%s%u", dev->bus->dev_name, dev->id); if (!dev_name(dev)) { error = -EINVAL; goto name_error; } pr_debug("device: '%s': %s ", dev_name(dev), __func__); parent = get_device(dev->parent);//返回父节点，增加父节点引用计数，如果没有返回NULL kobj = get_device_parent(dev, parent);//以上层devices为准重设dev->kobj.parent if (kobj) dev->kobj.parent = kobj; /* use parent numa_node */ if (parent && (dev_to_node(dev) == NUMA_NO_NODE)) set_dev_node(dev, dev_to_node(parent)); /* first, register with generic layer. */ /* we require the name to be set before, and pass NULL */ error = kobject_add(&dev->kobj, dev->kobj.parent, NULL);//设置dev->kobj的名字和父对象,并建立相应目录 if (error) { glue_dir = get_glue_dir(dev); goto Error; } /* notify platform of device entry */ if (platform_notify) platform_notify(dev); error = device_create_file(dev, &dev_attr_uevent);//建立uevent属性文件 if (error) goto attrError; error = device_add_class_symlinks(dev); if (error) goto SymlinkError; error = device_add_attrs(dev); if (error) goto AttrsError; error = bus_add_device(dev); if (error) goto BusError; error = dpm_sysfs_add(dev); if (error) goto DPMError; device_pm_add(dev); if (MAJOR(dev->devt)) { error = device_create_file(dev, &dev_attr_dev);//在sys下产生dev属性文件 if (error) goto DevAttrError; error = device_create_sys_dev_entry(dev);//在/sys/dev目录建立对设备的软链接 if (error) goto SysEntryError; devtmpfs_create_node(dev); } /* Notify clients of device addition. This call must come * after dpm_sysfs_add() and before kobject_uevent(). */ if (dev->bus) blocking_notifier_call_chain(&dev->bus->p->bus_notifier, BUS_NOTIFY_ADD_DEVICE, dev); kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_ADD);//向用户空间发出KOBJ_ADD 事件 bus_probe_device(dev);//检测驱动中有无适合的设备进行匹配,现在只添加了设备,还没有加载驱动,所以不会进行匹配 if (parent) klist_add_tail(&dev->p->knode_parent, &parent->p->klist_children);//把该设备的节点挂到其父节点的链表 if (dev->class) { mutex_lock(&dev->class->p->mutex); /* tie the class to the device */ klist_add_tail(&dev->knode_class, &dev->class->p->klist_devices); /* notify any interfaces that the device is here */ list_for_each_entry(class_intf, &dev->class->p->interfaces, node) if (class_intf->add_dev) class_intf->add_dev(dev, class_intf); mutex_unlock(&dev->class->p->mutex); } /*省略部分error内容*/ } device_add函数是比较重要的，注释基本都写好了，可以概括为：
1）增加kobj->kref计数
2）初始化dev的私有成员
3）设置设备名称
4）增加父节点引用计数
5）将dev->kobj添加到dev->kobj.parent对应目录下
6）dev->kobj下创建属性文件
7）在/sys/dev目录建立对设备的软链接
8）驱动检测 其中，驱动检测函数：bus_probe_device
我在嵌入式Linux驱动笔记(五)------学习platform设备驱动分析有，可以看看。 最后，我们接着看 bus_register(&platform_bus_type);
篇幅有点长了，函数我就写点重要的即可 int bus_register(struct bus_type *bus) { int retval; struct subsys_private *priv; struct lock_class_key *key = &bus->lock_key; priv = kzalloc(sizeof(struct subsys_private), GFP_KERNEL); if (!priv) return -ENOMEM; priv->bus = bus; bus->p = priv; BLOCKING_INIT_NOTIFIER_HEAD(&priv->bus_notifier); retval = kobject_set_name(&priv->subsys.kobj, "%s", bus->name); if (retval) goto out; priv->subsys.kobj.kset = bus_kset; priv->subsys.kobj.ktype = &bus_ktype; priv->drivers_autoprobe = 1; retval = kset_register(&priv->subsys); if (retval) goto out; retval = bus_create_file(bus, &bus_attr_uevent); if (retval) goto bus_uevent_fail; priv->devices_kset = kset_create_and_add("devices", NULL, &priv->subsys.kobj); if (!priv->devices_kset) { retval = -ENOMEM; goto bus_devices_fail; } priv->drivers_kset = kset_create_and_add("drivers", NULL, &priv->subsys.kobj); if (!priv->drivers_kset) { retval = -ENOMEM; goto bus_drivers_fail; } /*后面的省略*/ } 再次强调：
priv->subsys.kobj.kset = bus_kset;
priv->subsys.kobj.ktype = &bus_ktype;
这里设置了所属的kset和ktype。
ktype结构体里包含了sysfs_ops结构体，里面就是对文件的读写操作： static const struct sysfs_ops bus_sysfs_ops = { .show = bus_attr_show,//读文件 .store = bus_attr_store,//写文件 }; 最后，bus_register函数里还调用了kset_create_and_add函数在/sys/platform/目录下创建devices和drivers目录，里面存放我们platform平台下注册的设备和驱动。 好了，到此，我们就来再次小小归纳下
*在kset下还可能会有更深的kset
*kset包含一个或多个kobject，方便管理
*kobject并不一定需要kset
*kobject下有属性文件，·向用户层提供了表示和操作这个 kobject 的属性特征的接口
*kobject 下还有一些符号链接文件，指向其它的 kobject 现在，是不是对设备驱动模型有了更为直观的认识？现在回头看看文章开头的小程序，是不是轻而易举的理解了呢？ udev就会读取/sys目录下的信息，在/dev目录下创建设备了。 最后，强烈建议观看《Linux设备模型浅析之设备篇》和《Linux那些事儿之我是Sysfs》这两篇文章
这里有篇文章，是翻译了内核文档（Documentationkobject.txt），可以看看：
http://www.cnblogs.com/helloahui/p/3674933.html 后记：关于uevent，在这里有描述：http://blog.csdn.net/fanqipin/article/details/8287343