kobject&kset

简介：
关于kobject和kset的介绍

kobject

Table of Contents

1 Kobject

1.1 简介

Kobject 是Linux 2.6 引入的新的设备管理机制，在内核中由struct kobject数据结构 进行描述通过这个数据结构使所有设备在底层都具有统一的接口，kobject提供基本的对象管 理，是构成Linux2.6设备模型的核心结构，它与sysfs文件系统紧密关联，每个在内核中注 册的kobject对象都对应于sysfs文件系统中的一个目录。Kobject是组成设备模型的基本结 构。但是，它比较低调，从不单独使用，都是嵌套在别的数据结构中。类似于C++中的基 类，它嵌入于更大的对象的对象中–所谓的容器–用来描述设备模型的组件。如bus, devices, drivers 都是典型的容器。这些容器就是通过kobject连接起来了，形成了 一个树状结构。这个树状结构就与/sys相对应。

kobject 结构为一些大的数据结构和子系统提供了基本的对象管理，避免了类似机能的重 复实现。这些机能包括

• 对象引用计数.
• 维护对象集合.
• 对象上锁.
• 在用户空间的表示.

1.2 定义

Kobject结构定义为：

struct kobject {
    const char      *name;          /* 指向设备名称的指针 */
    struct list_head    entry;      /* 挂接到所在kset中去的单元 */
    struct kobject      *parent;    /* 指向父对象(kobject)的指针 */
    struct kset     *kset;          /* 所属kset的指针 */
    struct kobj_type    *ktype;     /* 指向其对象类型描述符的指针 */
    struct sysfs_dirent *sd;
    struct kref     kref;           /* 对象引用计数 */
    unsigned int state_initialized:1;
    unsigned int state_in_sysfs:1;
    unsigned int state_add_uevent_sent:1;
    unsigned int state_remove_uevent_sent:1;
    unsigned int uevent_suppress:1;
};

其中，重要的变量已经加了注释，这里再简要介绍一下：

• kref:
  kref域表示该对象引用的计数，内核通过kref实现对象引用计数管理，内核提供两 个函数kobject_get()、kobject_put() 分别用于增加和减少引用计数，当引用计数为 0时，所有该对象使用的资源释放。
• Ktype：
  域是一个指向kobj type结构的指针，表示该对象的类型。
• parent
  指针指向kobject的父对象。因此，kobject就会在内核中构造一个对象层次结构， 并且可以将对各对象间的关系表现出来，就如你看到的，这便是sysfs的真正面目： 一个用户空间的文件系统，用来表示内核中kobject对象的层次结构。

1.3 相关函数

• void kobject_init(struct kobject * kobj) kobject初始化函数。
• int kobject_set_name(struct kobject *kobj, const char *format, …) 设置指定kobject的名称。
• struct kobject *kobject_get(struct kobject *kobj) 将kobj 对象的引用计数加1，同时返回该对象的指针。
• void kobject_put(struct kobject * kobj) 将kobj对象的引用计数减1，如果引用计数降为0，则调用kobject release()释放该 kobject对象。
• int kobject_add(struct kobject * kobj) 将kobj对象加入Linux设备层次。挂接该kobject对象到kset的list链中，增加父目录 各级kobject的引用计数，在其 parent指向的目录下创建文件节点，并启动该类型内 核对象的hotplug函数。
• int kobject_register(struct kobject * kobj) kobject注册函数。通过调用kobject init()初始化kobj，再调用kobject_add()完 成该内核对象的注册。
• void kobject_del(struct kobject * kobj) 从Linux设备层次(hierarchy)中删除kobj对象。
• void kobject_unregister(struct kobject * kobj) kobject注销函数。与kobject register()相反，它首先调用kobject del从设备层次 中删除该对象，再调用kobject put()减少该对象的引用计数，如果引用计数降为0， 则释放kobject对象。

2 Kobj type

kobject对象被关联到一种特殊的类型，即ktype。ktype由kobj_type结构体表示，定义于 <linux/kobject.h>中：

struct kobj_type {
    void (*release)(struct kobject *kobj);
    struct sysfs_ops *sysfs_ops;
    struct attribute **default_attrs;
};

• release指针 指向在kobject引用计数减至0时要被调用的析构函数。该函数负责释放 所有kobject使用的内存和其它相关清理工作。
• ktype

是为了描述一族kobject所具有的普遍特性。因此，不再需要每个kobject都分别定 义自己的特性，而是将这些普遍的特性在ktype结构体中一次定义，然后所有“同类”的 kobject都能共享一样的特性。

• sysfs_ops

指向sysfs操作表和一个sysfs文件系统缺省属性列表。Sysfs操作表包括两 个函数store()和show()。当用户态读取属性时，show()函数被调用，该函数编码指定属 性值存入buffer中返回给用户态；而store()函数用于存储用户态传入的属性值。

• default_attrs

指向一个attribute结构体数组。这些结构体定义了该kobject相关的默认 属性。属性给定了对象的特征，如果该kobject被导出到sysfs中，那么这些属性都将相应 的作为文件而导出。其定义如下：

struct attribute {
    const char      *name;
    struct module       *owner;
    mode_t          mode;
};

它以文件的形式输出到sysfs的目录当中。在kobject对应的目录下面。文件 名就是name。文件读写的方法对应于kobj_type中的sysfs_ops。

3 kset

3.1 简介

kset 最重要的是建立上层(sub-system)和下层的(kobject)的关联性。kobject 也会利用 它了分辨自已是属于那一個类型，然後在/sys 下建立正确的目录位置。而kset 的优先权 比较高，kobject会利用自已的*kset 找到自已所属的kset，並把*ktype 指定成該kset下 的ktype，除非沒有定义kset，才会用ktype來建立关系。Kobject通过kset组织成层次化 的结构，kset是具有相同类型的kobject的集合，在内核中用kset数据结构表示。

3.2 定义

/**
 * struct kset - a set of kobjects of a specific type, belonging to a specific subsystem.
 *
 * A kset defines a group of kobjects.  They can be individually
 * different "types" but overall these kobjects all want to be grouped
 * together and operated on in the same manner.  ksets are used to
 * define the attribute callbacks and other common events that happen to
 * a kobject.
 *
 * @list: the list of all kobjects for this kset
 * @list_lock: a lock for iterating over the kobjects
 * @kobj: the embedded kobject for this kset (recursion, isn't it fun...)
 * @uevent_ops: the set of uevent operations for this kset.  These are
 * called whenever a kobject has something happen to it so that the kset
 * can add new environment variables, or filter out the uevents if so
 * desired.
 */
struct kset { /**<  内核的某个子系统中的同一类型的内核对象的集合 */
 struct list_head list;        /**< 链表头 */
 spinlock_t list_lock;         /**< Spinlock */
 struct kobject kobj;          /**< 这个KSet中嵌入的 kobject */
 struct kset_uevent_ops *uevent_ops; /**< 操作函数 */
};

• list: 包含在kset中的所有kobject被组织成一个双向循环链表的表头。
• list_lock: 遍历这个kset中的所有kobject所需持有的锁。
• kobject: 数据结构中内嵌的kobject对象（由kobj域表示），所有属于这个kset 的kobject对象的parent域均指向这个内嵌的对象。此外，kset的引用计数实际上就是内嵌的 kobject对象的引用计数。

3.3 相关函数

• kset_init(): 完成指定kset的初始化
• kset_get()和kset_put(): 分别增加和减少kset对象的引用计数。
• Kset_add()和kset_del(): 函数分别实现将指定keset对象加入设备层次和从其中删除
• kset_register() 和 kset_unregister(): 完成 kset的注册和注销。