linux kernel中的sysfs

2021-10-25 15:28:39

介绍

操作系统将虚拟内存分为内核空间和用户空间。内核空间严格保留用于运行内核、内核扩展和大多数设备驱动程序。相比之下，用户空间是所有用户模式应用程序工作的内存区域，必要时可以换出该内存。用户空间和内核空间之间的通信有多种方式，sysfs就是其中的一种。

Linux中的sysfs

sysfs 和proc一样是虚拟文件系统。Sysfs 中的文件包含有关设备和驱动程序的信息。Sysfs 中的某些文件甚至是可写的，用于配置和控制连接到系统的设备。Sysfs 始终挂载在 /sys 上。

Sysfs 中的目录包含设备的层次结构，因为它们连接到计算机。

Sysfs 是将系统信息从内核空间导出到特定设备的用户空间的常用方法。sysfs 与内核的设备驱动程序模型相关联。procfs 用于导出特定进程的信息，debugfs 用于导出开发人员的调试信息。

在了解 sysfs 之前，应该先了解Kernel Objects。

Kernel Objects

Sysfs 的核心内容是kobject.Kobject是连接sysfs和内核的桥梁，主要由定义在< linux/kobejct.h >的struct kobject来实现。struct kobject 表示内核对象，可能是设备等，例如在sysfs文件系统中显示为目录的内容。

kobject通常是嵌入在其它数据结构中的。

kobject的定义

#define KOBJ_NAME_LEN 20 

struct kobject {
 char *k_name;
 char name[KOBJ_NAME_LEN];              //kobject的名字
 struct kref kref;                      //提供引入计数
 struct list_head entry;
 struct kobject *parent;                //kobject的父节点，类似上一级目录一样
 struct kset *kset;                     //一组kobjects，他们都嵌入在相同类型的结构中
 struct kobj_type *ktype;               //与kobject关联的类型
 struct dentry *dentry;
};

kobject是将大部分设备模型及其 sysfs 接口结合在一起的粘合剂。被用于/sys目录下创建kobject的目录。

设备驱动中的sysfs

创建和使用 sysfs 有几个步骤。

在/sys目录下创建目录
创建sysfs文件

可以使用**kobject_create_and_add()**函数创建目录

struct kobject * kobject_create_and_add ( const char * name, struct kobject * parent);

name:要创建kobject的名字
parent:需要创建所在的目录，加入传入NULL则在/sys/目录下创建目录

这个函数将动态地创建一个kobject对象然后注册到sysfs。如果kobject不能被创建，函数将返回NULL。

创建sysfs 文件

使用上面的接口可以在/sys目录下创建目录，接下来还需要创建sysfs文件，用于实现用户空间和内核空间的交互。我们可以使用sysfs属性创建sysfs文件。

属性在 sysfs 中表示为常规文件，每个文件一个值。有大量的辅助函数可用于创建 kobject 属性。它们都可以在头文件 sysfs.h 中找到。

创建属性

kobj_attribute的定义

struct kobj_attribute {
 struct attribute attr;
 ssize_t (*show)(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf);
 ssize_t (*store)(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t count);
};

attr:表示要创建的文件的属性
show:指向在 sysfs 中读取文件时将调用的函数的指针
store:指向将在文件写入 sysfs 时调用的函数的指针

可以使用宏定义__ATTR创建属性
__ATTR(name, permission, show_ptr, store_ptr);

显示和写入函数

然后需要编写 show 和 store 函数

ssize_t (*show)(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf);

ssize_t (*store)(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t count);

每当我们向 sysfs 属性写入内容时，都会调用 Store 函数。

每当我们读取 sysfs 属性时，就会调用 Show 函数。

创建sysfs文件

创建单个sysfs文件属性的接口函数

int sysfs_create_file ( struct kobject *  kobj, const struct attribute * attr);

kobj:创建对象的指针
attr:属性描述符

创建一组属性的接口

int sysfs_create_group ( struct kobject *kobj, const struct attribute_group *grp);

删除sysfs的接口

void sysfs_remove_file ( struct kobject *  kobj, const struct attribute * attr);

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