Разработка ядра Linux

• Появляется возможность генерации полной и корректной информации о древовидной структуре всех устройств в системе, включая все шины и соединения.

• Обеспечивается возможность связывания устройств с их драйверами и наоборот.

• Появляется возможность разделения устройств на категории в соответствии с различными классификациями, таких как устройства ввода, без знания физической топологии устройств.

• Обеспечивается возможность просмотра иерархии устройств от листьев к корню и выключения питания устройств в правильном порядке.

Последний пункт был самой первой мотивацией необходимости создания общей модели представления устройств. Для того чтобы реализовать интеллектуальное управление электропитанием в ядре, необходимо построить дерево, которое представляет топологию устройств в системе. Для выключения питания устройств, которые организованы в виде древовидной топологии, ориентированной сверху вниз, ядро должно выключить питание нижних узлов (листьев) перед выключением питания верхних узлов. Например, ядро должно выключить питание USB-мыши перед тем, как выключать питание контроллера шины USB, а питание контроллера шины USB должно быть выключено перед выключением питания шины PCI. Чтобы делать это эффективно и правильно для всей системы, ядру необходимо отслеживать топологию дерева всех устройств в системе.

Объекты kobject

Сердцем модели представления устройств являются объекты kobject, которые представляются с помощью структуры struct kobject, определенной в файле . Тип kobject аналогичен классу Object таких объектно-ориентированных языков программирования, как С# и Java. Этот тип определяет общую функциональность, такую как счетчик ссылок, имя, указатель на родительский объект, что позволяет создавать объектную иерархию.

Структура, с помощью которой реализованы объекты kobject, имеет следующий вид.

struct kobject {

 char             *k_name;

 char             name[KOBJ_NAME_LEN];

 struct kref      kref;

 struct list_head entry;

 struct kobject   *parent;

 struct kset      *kset

 struct kobj_type *ktype;

 struct dentry    *dentry;

};

Поле k_name содержит указатель на имя объекта. Если длина имени меньше KOBJ_NAME_LEN, что сейчас составляет 20 байт, то имя хранится в массиве name, a поле kname указывает на первый элемент этого массива. Если длина имени больше KOBJ_NAME_LEN байт, то динамически выделяется буфер, размер которого достаточен для хранения строки символов имени, имя записывается в этот буфер, а поле k_name указывает на него.

Указатель parent указывает на родительский объект данного объекта kobject. Таким образом, с помощью структур kobject может быть создана иерархия объектов в ядре, которая позволяет устанавливать соотношения родства между различными объектами. Как будет видно дальше, с помощью файловой системы sysfs осуществляется представление в пространстве пользователя той иерархии объектов kobject, которая существует в ядре.

Указатель dentry содержит адрес структуры struct dentry, которая представляет этот объект в файловой системе sysfs.

Поля kref, ktype и kset указывают на экземпляры структур, которые используются для поддержки объектов kobject. Поле entry используется совместно с полем kset. Сами эти структуры и их использование будут обсуждаться ниже.

Обычно структуры kobject встраиваются в другие структуры данных и сами по себе не используются. Например, такая важная структура, как struct cdev, имеет поле kobj.

/* структура cdev - объект для представления символьных устройств */

struct cdev {

 struct kobject         kobj;

 struct module          *owner;

 struct file_operations *ops;

 struct list_head       list;

 dev_t                  dev;

 unsigned int           count;

};

Когда структуры kobject встраиваются в другие структуры данных, то последние получают те стандартизированные возможности, которые обеспечиваются структурами kobject. Еще более важно, что структуры, которые содержат в себе объекты kobject, становятся частью объектной иерархии. Например, структура cdev представляется в объектной иерархии с помощью указателя на родительский объект cdev->kobj->parent и списка cdev->kobj->entry.

Типы ktype

Объекты kobject могут быть связаны с определенным типом, который называется ktype. Типы ktype представляются с помощью структуры struct kobj_type, определенной в файле следующим образом.

struct kobj_type {