Linux设备驱动模型1——简介和底层架构

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一、linux设备驱动模型简介

1、什么是设备驱动模型？

（1）类class、总线bus、设备device、驱动driver；

分别对应四个结构体，用来表述这四个概念。
（2）kobject（结构体）和对象生命周期

高度抽象的结构体，表示内核的一个总的父类。
（3）sysfs

（4）udev

2、为什么需要设备驱动模型？

早期内核（2.4之前）没有统一的设备驱动模型，但照样可以用（那时候设备比较少）；
2.6版本中正式引入设备驱动模型，目的是在设备越来越多，功耗要求等新特性要求的情况下让驱动体系更易用、更优秀。
设备驱动模型负责统一实现和维护一些特性，诸如：电源管理、热插拔、对象生命周期、用户空间和驱动空间的交互等基础设施。
设备驱动模型目的：简化驱动程序编写，但是客观上设备驱动模型本身设计和实现很复杂。

3、驱动开发的2个点

驱动源码本身编写、调试，重点在于对硬件的了解。
驱动什么时候被安装、驱动中的函数什么时候被调用，怎样被调用（比如probe()函数还是直接调用？）。之前是写应用程序来安装，现在希望自动安装、卸载（热插拔），这些跟硬件无关，完全和设备驱动模型有关。

二、设备驱动模型的底层架构

三个结构体

1、kobject

（1）定义在linux/kobject.h中，是最基本的结构体，被其他结构体作为元素。

（2）各种对象最基本单元，提供一些公用型服务如

对象引用计数（引用计数为0时，可以释放，生命周期结束）；
维护对象链表（因此可以遍历）；
对象上锁（占用对象资源，不被其他占用）；
对用户空间的表示；

（3）设备驱动模型中的各种对象其内部都会包含一个kobject（作为元素）。

因此各对象可以使用kobject所提供的功能。
地位相当于面向对象体系架构中的总基类。

2、kobj_type

（1）很多书中简称为ktype，每一个kobject都需要绑定（即用一个指针指向，而不是作为子元素）一个ktype来提供相应的功能；

（2）关键点1：sysfs_ops，提供该对象在sysfs中的操作方法（show和store）；

（3）关键点2：attribute，提供在sysfs中以文件形式存在的属性，其实就是应用接口；

（4）release函数，查看引用计数，去释放对象所占用的内存。

（5）总结：提供属性文件，提供/sys/……操作方法。

3、kset

（1）kset的主要作用是做顶层kobject的容器类。

（2）kset的主要目的是将各个kobject（代表着各个对象）组织出目录层次架构。

（3）可以认为kset就是为了在sysfs中弄出目录，从而让（设备驱动模型中的）多个对象能够有层次有逻辑性的组织在一起。

总而言之，以上三个内容是/sys/下所有的内容的实现机制。包括目录的组织，操作方法，数据结构等。