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kobject在字符设备中的使用

作者：linuxer 发布于：2014-12-4 18:14

一、前言

关于kobject的基本概念的描述请参考Linux设备模型(2)_Kobject中的描述。本文主要以字符设备为例，描述内核中使用kobject的一个场景，以便加深对kobject这个内核神器的理解。

二、定义

内核中用struct cdev来表示一个字符设备，具体数据结构定义如下：

struct cdev {
    struct kobject kobj;
    struct module *owner;
    const struct file_operations *ops;
    struct list_head list;
    dev_t dev;
    unsigned int count;
};

在linux kernel中大量使用了面向对象的思想（虽然c语言不是一种面向对象的语言，但是，仍然可以体现一些面向对象的思想）。对于c++而言，有基类和派生类，派生类可以继承基类的一些接口和属性。对于c而言，我们将kobject嵌入到其他数据结构中的方式来实现继承。

三、初始化

1、driver动态分配struct cdev的场景

register_chrdev接口函数是2.4 kernel时代的API，到了2.6时代，为了兼容之前的旧的driver，内核仍然提供了这个接口函数，但是底层已经是使用新的字符设备的接口函数了，具体如下：

int __register_chrdev(……)
{
    ……

    cdev = cdev_alloc();－－－－－－－－－－－－－－－－－－－动态分配struct cdev

    ……
    kobject_set_name(&cdev->kobj, "%s", name); －－－－－－－设定kobject的名字

    err = cdev_add(cdev, MKDEV(cd->major, baseminor), count);－－－将字符设备加入系统

    ……
}

动态分配struct cdev的过程如下：

struct cdev *cdev_alloc(void)
{
    struct cdev *p = kzalloc(sizeof(struct cdev), GFP_KERNEL);－－－－－－－－（1）
    if (p) {
        INIT_LIST_HEAD(&p->list);
        kobject_init(&p->kobj, &ktype_cdev_dynamic);－－－－－－－－－－－－－（2）
    }
    return p;
}

（1）分配了struct cdev，也就分配了kobject的memory，他们是共存亡的。

（2）初始化kobject，注意：这里的ktype_cdev_dynamic非常关键，和消耗cdev这个对象（也就是销毁kobject这个对象相关），可以参考第四章的描述。

2、driver静态定义struct cdev的场景

有的时候，我们的字符设备的cdev是静态定义的，例如：

static struct cdev xxx_cdev;

当然，也有可能cdev这个数据结构是嵌入到你自己定义的数据结构struct xxx_cdev中，然后静态定义一个struct xxx_cdev的变量。当然，它们本质上是一样的。对于这样静态定义的cdev，我们使用cdev_init来初始化。我们来看一看cdev_init中如何初始化kobject：

void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
{
    memset(cdev, 0, sizeof *cdev);
    INIT_LIST_HEAD(&cdev->list);
    kobject_init(&cdev->kobj, &ktype_cdev_default);－－－－－－－－－－－（1）
    cdev->ops = fops;
}

和cdev_alloc一样，调用kobject_init初始化内嵌的kobject，不过ktype是不一样的，这里是ktype_cdev_default。

三、将kobject加入系统

通过cdev_add可以将cdev注册到系统中：

int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
{
    ……

    kobject_get(p->kobj.parent);

    return 0;
}

期待的kobject_add没有出现，只有增加了cdev中kobject的parent的引用计数，当然，如果在你的driver中不设定parent，其实这个调用也是没有意义的。

四、注销

对于静态定义的cdev（因此kobject也是静态定义），无所谓销毁，因此该kobject的ktype的release函数不需要释放内存，大家可以去看看cdev_default_release函数。对于动态分配的cdev（因此kobject也是动态分配），其ktype是：

static struct kobj_type ktype_cdev_dynamic = {
    .release    = cdev_dynamic_release,
};

在函数中会释放内存，具体如下：

static void cdev_dynamic_release(struct kobject *kobj)
{
    struct cdev *p = container_of(kobj, struct cdev, kobj);－－－－找到kobject对应的cdev对象
    struct kobject *parent = kobj->parent;

    cdev_purge(p);
    kfree(p);－－－－－－－－－－－－－－释放内存
    kobject_put(parent);
}

标签: kobject cdev

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