年度十大黑客事件:Linux设备模型、Sysfs文件系统与udev设备文件

Sysfs文件系统与Linux设备模型

sysfs把连接在系统上的设备和总线组织成为一个分级的目录及文件，它们可以由用户空间存取，向用户空间导出内核数据结构以及它们的属性，这其中就包括设备的主次设备号。新的设备文件系统udev的工作过程就依赖于sysfs文件系统的这些功能特点。udev文件系统在用户空间工作，它可以根据sysfs文件系统导出的信息（设备号（dev）等），动态建立和删除设备文件（下文详细介绍），而不再需要使用mknod来手动建立设备文件，也不必为查找设备号（尤其是驱动中动态申请产生的设备号）而头疼。

kobject内核对象提供了基本的对象管理能力，是linux 2.6设备模型的核心结构，每个在内核中注册的kobject对象都对应于sysfs文件系统的一个目录，这可以通过以下函数调用体现：

kobject_add()-> kobject_add_varg()->kobject_add_internal()->create_dir()->sysfs_create_dir()

（好像已经不存在kobject_register函数了）

sysfs文件系统下的所有目录，其最终的建立过程都是通过注册添加kobject到linux设备层次来实现的，举两个例子：

1、class

class_register-> __class_register-> kset_register-> kobject_add_internal

2、device

device_register-> device_add-> kobject_add

因此，对应于一个设备，在sysfs文件系统下不是一个文件，而是一个目录，目录名字的来源是kobject对象的name域。目录中会有两个文件和若干目录，这两个文件是设备的属性文件。我们可以看看device_add函数的实现，其中有：

912 error = device_create_file(dev, &uevent_attr);

913 if (error)

914 goto attrError;

915

916 if (MAJOR(dev->devt)) {

917 error = device_create_file(dev, &devt_attr);

918 if (error)

919 goto ueventattrError;

其中会在sysfs文件系统对应设备目录下创建两个属性文件（可以看看device_create_file函数的实现，是调用sysfs_create_file），其中有两个参数是两个结构体指针，两个结构体的定义如下：

311static struct device_attribute uevent_attr =

312 __ATTR(uevent, S_IRUGO | S_IWUSR, show_uevent, store_uevent);

428static struct device_attribute devt_attr =

429 __ATTR(dev, S_IRUGO, show_dev, NULL);

再看看_ATTR:

48#define __ATTR(_name,_mode,_show,_store) {

49 .attr = {.name = __stringify(_name), .mode = _mode }, \

50 .show = _show, \

51 .store = _store, \

52 }

再看看__stringify：

19 #define __stringify_1(x) #x

20 #define __stringify(x) __stringify_1(x)

（真是无底洞呀，到这为止吧！）这两个宏看起来很怪异，有人说这个定义很奇妙，具体奇妙在哪目前我还没体会到，等有机会再补充（留个脚印吧）。简单来说，它们的功能就是x转化为字符串，所以uevent和dev就转化为“uevent”和”dev“了，把它们赋给name，这就是sysfs具体设备目录下的两个文件uevent和dev名字的来源了！

这两个属性文件的内容是怎么等到的呢？sysfs是虚拟文件系统，大家应该知道proc文件系统吧，类似地它们都是在内存中，内容都是动态生成的而不是存储在非易失存储器中。大家应该注意到属性结构体中有两个函数指针show和store，在这里被赋值了

422 static ssize_t show_dev(struct device *dev, struct device_attribute *attr,

423 char *buf)

424 {

425 return print_dev_t(buf, dev->devt);

426 }