sysfs文件系统的建立

Posted 2020-10-22 yooooooo

http://blog.csdn.net/dndxhej/article/details/7434615

对sysfs和设备模型有了解的都会知道sysfs实际是为了将设备模型导出到用户空间的一个内存文件系统。

设备模型的关键结构体kobject会组成设备模型的树形结构，而sysfs的关键结构体sysfs_dirent也是类似的树形的结构，vfs中的dentry同样是类似的树形结构。

sysfs目录文件的创建都是由设备模型的上层构件(bus device driver class)在注册的时候调用它们内含的kobject(设备模型的底层基石)的添加注册操作，而kobject的操作就调用sysfs文件系统的具体操作。

 这些结构体是有联系的，但这一次我们先不过度关注他们的联系，仅仅对sysfs下目录和文件的创建做个分析：

 

kobject结构体：

 1 struct kobject {
 2     const char        *name;
 3     struct list_head    entry;
 4     struct kobject        *parent;
 5     struct kset        *kset;
 6     struct kobj_type    *ktype;
 7     struct sysfs_dirent    *sd;
 8     struct kref        kref;
 9     unsigned int state_initialized:1;
10     unsigned int state_in_sysfs:1;
11     unsigned int state_add_uevent_sent:1;
12     unsigned int state_remove_uevent_sent:1;
13     unsigned int uevent_suppress:1;
14 };

 

 

 

sysfs_dirent结构中的union有四项：目录（s_dir）、链接文件（s_symlink），属性文件（s_attr）和二进制属性文件（s_bin_attr）。

struct sysfs_dirent {
    atomic_t        s_count;
    atomic_t        s_active;
#ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
    struct lockdep_map    dep_map;
#endif
    struct sysfs_dirent    *s_parent;
    struct sysfs_dirent    *s_sibling;
    const char        *s_name;

    union {
        struct sysfs_elem_dir        s_dir;
        struct sysfs_elem_symlink    s_symlink;
        struct sysfs_elem_attr        s_attr;
        struct sysfs_elem_bin_attr    s_bin_attr;
    };

    unsigned int        s_flags;
    unsigned short        s_mode;
    ino_t            s_ino;
    struct sysfs_inode_attrs *s_iattr;
};

 

 

 我们vfs中有inode和entry两种关键的对象，在很多文件系统的设计中，都会有类似omfs_inode和omfs_extent_entry等等结构体来抽象表明具体文件系统的节点和目录项。

 而在sysfs中，不管是目录还是文件，都用同一个结构体sysfs_dirent来表示，这个结构体可以说是inode和dentry的综合，因为有：

1 unsignedint s_flags;
2 unsignedshort s_mode;
3 ino_t s_ino;

 

 等类似于inode的内容，也有：

1 structsysfs_dirent *s_parent;
2 structsysfs_dirent *s_sibling;
3 constchar *s_name;

 

等类似于dentry的内容。

 

 总的来说，sysfs_dirent结构体是sysfs和kobject建立连接的桥梁。

 

我们知道，kobject对应于sysfs下的一个目录：

1 structsysfs_elem_dir {
2 structkobject     *kobj;
3 /*children list starts here and goes through sd->s_sibling */
4 structsysfs_dirent    *children;
5 };

 

上面的结构体紧密的将kobject和sysfs_dirent联系起来。kobject代表目录，而对于代表目录的sysfs_dirent,内嵌的sysfs_elem_dir有kobject的指针，所以kobject和sysfs_dirent是你中有我，我中有你。

不过对于文件就不一样了，因为文件也有自己的sysfs_dirent,而文件并没有自己的kobject。

 

在普通的文件系统中，比如omfs中，建立一个目录的话，首先会从物理存储介质(磁盘)中读取相关信息填充omfs下的omfs_inode结构体，然后会建立vfs层的inode和dentry等结构体。

 

而在sysfs中，在建立目录和文件时，只会通过sysfs_dirent结构体来建立目录文件的层次结构，而看不到vfs中的dentry、inode。既然是linux下的文件系统，不管多么特殊，肯定要有inode和dentry的，sysfs文件系统也不例外，只不过sysfs将建立inode和dentry的操作推到sysfs_lookup函数中来做，在sysfs_lookup中还会建立dentry与sysfs_dirtnt的关系。dentry->d_fsdata= sysfs_get(sd);

 

其实这个关系，在sysfs_fill_super就有体现：root->d_fsdata= &sysfs_root;

1 struct sysfs_dirent sysfs_root = {
2     .s_name        = "",
3     .s_count    = ATOMIC_INIT(1),
4     .s_flags    = SYSFS_DIR,
5     .s_mode        = S_IFDIR | S_IRWXU | S_IRUGO | S_IXUGO,
6     .s_ino        = 1,
7 };

 这个sysfs_root就是sysfs_dirent层次结构中的根。

 下面是sysfs创建目录的过程，注意的是这个过程只能通过kobject的操作来实现，在/sys下用mkdir是没作用的：

 1 int sysfs_create_dir(struct kobject * kobj)
 2 {
 3     struct sysfs_dirent *parent_sd, *sd;
 4     int error = 0;
 5 
 6     BUG_ON(!kobj);
 7 
 8     if (kobj->parent)
 9         parent_sd = kobj->parent->sd;
10     else
11         parent_sd = &sysfs_root;
12 
13     error = create_dir(kobj, parent_sd, kobject_name(kobj), &sd);
14     if (!error)
15         kobj->sd = sd;
16     return error;
17 }

 

 

 1 static int create_dir(struct kobject *kobj, struct sysfs_dirent *parent_sd,
 2               const char *name, struct sysfs_dirent **p_sd)
 3 {
 4     umode_t mode = S_IFDIR| S_IRWXU | S_IRUGO | S_IXUGO;
 5     struct sysfs_addrm_cxt acxt;
 6     struct sysfs_dirent *sd;
 7     int rc;
 8 
 9     /* allocate */
10     sd = sysfs_new_dirent(name, mode, SYSFS_DIR);   //初始化sysfs_dirent结构体
11     if (!sd)
12         return -ENOMEM;
13     sd->s_dir.kobj = kobj;              //sysfs_dirent与kobject的联系建立
14 
15     /* link in */
16     sysfs_addrm_start(&acxt, parent_sd);
17     rc = sysfs_add_one(&acxt, sd);
18     sysfs_addrm_finish(&acxt);
19 
20     if (rc == 0)
21         *p_sd = sd;
22     else
23         sysfs_put(sd);
24     return rc;
25 }

在sysfs_add_one是层次关系的建立：

 1 int __sysfs_add_one(struct sysfs_addrm_cxt *acxt, struct sysfs_dirent *sd)
 2 {
 3     struct sysfs_inode_attrs *ps_iattr;
 4 
 5     if (sysfs_find_dirent(acxt->parent_sd, sd->s_name))
 6         return -EEXIST;
 7 
 8     sd->s_parent = sysfs_get(acxt->parent_sd);       //建立上下层次间的父子关系
 9 
10     sysfs_link_sibling(sd);                        //建立同一层次的兄弟关系
11 
12     /* Update timestamps on the parent */
13     ps_iattr = acxt->parent_sd->s_iattr;                    
14     if (ps_iattr) {
15         struct iattr *ps_iattrs = &ps_iattr->ia_iattr;
16         ps_iattrs->ia_ctime = ps_iattrs->ia_mtime = CURRENT_TIME;
17     }
18 
19     return 0;
20 }

 

在sysfs_link_sibling中关键代码：

1     for (pos = &parent_sd->s_dir.children; *pos; pos = &(*pos)->s_sibling) {
2         if (sd->s_ino < (*pos)->s_ino)
3             break;
4     }

 

 根据s_ino从小到大的顺序组成一个链。附上一个图，这个关系就一目了然：

 

 从这个图可以很清楚的看到sysfs中sysfs_dirent架成的树形结构(注意他们的s_ino排列)，这个结构和kobject，dentry的树形结构几乎一致，因为他们是有联系的，后面我们会一步步理清他们的联系，到时侯就明白sysfs是如何将设备模型(kobject)倒成文件系统的。