linux内核部件分析设备驱动模型之driver.docx
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linux内核部件分析设备驱动模型之driver
上节我们分析设备驱动模型中的device，主要是drivers/base/core.c，可以说是代码量最大的一个文件。
本节要分析的驱动driver，就要相对简单很多。
原因也很简单，对于driver，我们能定义的公共部分实在不多，能再sysfs中表达的也很少。
本节的分析将围绕drivers/base/driver.c，但头文件仍然是include/linux/device.h和drivers/base/base.h。
先让我们来看看driver的结构。
[cpp] viewplaincopyprint?
1.struct device_driver {
2. const char *name;
3. struct bus_type *bus;
4.
5. struct module *owner;
6. const char *mod_name; /* used for built-in modules */
7.
8. bool suppress_bind_attrs; /* disables bind/unbind via sysfs */
9.
10. int （*probe） （struct device *dev）;
11. int （*remove） （struct device *dev）;
12. void （*shutdown） （struct device *dev）;
13. int （*suspend） （struct device *dev, pm_message_t state）;
14. int （*resume） （struct device *dev）;
15. const struct attribute_group **groups;
16.
17. const struct dev_pm_ops *pm;
18.
19. struct driver_private *p;
20.};
structdevice_driver就是模型定义的通用驱动结构。
name是驱动名称，但这个name也只是在静态定义的初始名称，实际使用的名称还是由kobject中保管的。
bus执行驱动所在的总线，owner是驱动所在的模块，还有一个所在模块名称mod_name，suppress_bind_attrs定义是否允许驱动通过sysfs决定挂载还是卸载设备。
下面是一系列函数指针，probe是在驱动刚与设备挂接时调用的，remove是在设备卸载时调用的，shutdown是在设备关闭时调用的（说实话我现在还不知道remove和shutdown的区别），suspend是设备休眠时调用的，resume是设备恢复时调用的。
group是属性集合，pm是电源管理的函数集合，p是指向driver_private的指针。
[cpp] viewplaincopyprint?
1.struct driver_private {
2. struct kobject kobj;
3. struct klist klist_devices;
4. struct klist_node knode_bus;
5. struct module_kobject *mkobj;
6. struct device_driver *driver;
7.};
8.#define to_driver（obj） container_of（obj, struct driver_private, kobj）
与device类似，device_driver把与其它组件联系的大部分结构变量移到structdriver_private中来。
首先是kobj，在sysfs中代表driver目录本身。
klist_devices是驱动下的设备链表，knode_bus是要挂载在总线的驱动链表上的节点。
mkobj是driver与相关module的联系，之前在device_driver结构中已经有指向module的指针，但这还不够，在/sys下你能发现一个module目录，所以驱动所属的模块在sysfs中也有显示，具体留到代码中再看。
driver指针自然是从driver_private指回structdevice_driver的。
[cpp] viewplaincopyprint?
1.struct driver_attribute {
2. struct attribute attr;
3. ssize_t （*show）（struct device_driver *driver, char *buf）;
4. ssize_t （*store）（struct device_driver *driver, const char *buf,
5. size_t count）;
6.};
7.
8.#define DRIVER_ATTR（_name, _mode, _show, _store） \
9.struct driver_attribute driver_attr_##_name = \
10. __ATTR（_name, _mode, _show, _store）
除了以上两个结构，还有structdriver_attribute。
driver_attribute是driver对structattribute的封装，添加了两个特用于device_driver的读写函数。
这种封装看似简单重复，工作量很小，但在使用时却会造成巨大的便利。
好，结构介绍完毕，下面看driver.c中的实现。
[cpp] viewplaincopyprint?
1.static struct device *next_device（struct klist_iter *i）
2.{
3. struct klist_node *n = klist_next（i）;
4. struct device *dev = NULL;
5. struct device_private *dev_prv;
6.
7. if （n） {
8. dev_prv = to_device_private_driver（n）;
9. dev = dev_prv->device;
10. }
11. return dev;
12.}
13.
14.int driver_for_each_device（struct device_driver *drv, struct device *start,
15. void *data, int （*fn）（struct device *, void *））
16.{
17. struct klist_iter i;
18. struct device *dev;
19. int error = 0;
20.
21. if （!
drv）
22. return -EINVAL;
23.
24. klist_iter_init_node（&drv->p->klist_devices, &i,
25. start ?
&start->p->knode_driver :
NULL）;
26. while （（dev = next_device（&i）） && !
error）
27. error = fn（dev, data）;
28. klist_iter_exit（&i）;
29. return error;
30.}
31.struct device *driver_find_device（struct device_driver *drv,
32. struct device *start, void *data,
33. int （*match）（struct device *dev, void *data））
34.{
35. struct klist_iter i;
36. struct device *dev;
37.
38. if （!
drv）
39. return NULL;
40.
41. klist_iter_init_node（&drv->p->klist_devices, &i,
42. （start ?
&start->p->knode_driver :
NULL））;
43. while （（dev = next_device（&i）））
44. if （match（dev, data） && get_device（dev））
45. break;
46. klist_iter_exit（&i）;
47. return dev;
48.}
driver_for_each_device（）是对drv的设备链表中的每个设备调用一次指定函数。
driver_find_device（）是在drv的设备链表中寻找一个设备，寻找使用指定的匹配函数。
这两个函数都不陌生，在之前分析device的core.c中已经见到与它们很类似的函数，只不过那里是遍历设备的子设备链表，这里是遍历驱动的设备链表。
next_device（）同样是辅助用的内部函数。
[cpp] viewplaincopyprint?
1.int driver_create_file（struct device_driver *drv,
2. struct driver_attribute *attr）
3.{
4. int error;
5. if （drv）
6. error = sysfs_create_file（&drv->p->kobj, &attr->attr）;
7. else
8. error = -EINVAL;
9. return error;
10.}
11.
12.void driver_remove_file（struct device_driver *drv,
13. struct driver_attribute *attr）
14.{
15. if （drv）
16. sysfs_remove_file（&drv->p->kobj, &attr->attr）;
17.}
driver_create_file（）创建drv下的属性文件，调用sysfs_create_file（）实现。
driver_remove_file（）删除drv下的属性文件，调用sysfs_remove_file（）实现。
[cpp] viewplaincopyprint?
1.static int driver_add_groups（struct device_driver *drv,
2. const struct attribute_group **groups）
3.{
4. int error = 0;
5. int i;
6.
7. if （groups） {
8. for （i = 0; groups[i]; i++） {
9. error = sysfs_create_group（&drv->p->kobj, groups[i]）;
10. if （error） {
11. while （--i >= 0）
12. sysfs_remove_group（&drv->p->kobj,
13. groups[i]）;
14. break;
15. }
16. }
17. }
18. return error;
19.}
20.
21.static void driver_remove_groups（struct device_driver *drv,
22. const struct attribute_group **groups）
23.{
24. int i;
25.
26. if （groups）
27. for （i = 0; groups[i]; i++）
28. sysfs_remove_group（&drv->p->kobj, groups[i]）;
29.}
driver_add_groups（）在drv目录下添加属性集合，调用sysfs_create_groups（）实现。
driver_remove_groups（）在drv目录下删除属性集合，调用sysfs_remove_groups（）实现。
发现两点问题：
第一，是不是觉得driver_add_groups（）不太合适，最好改为driver_create_groups（）才搭调。
但不只是driver用driver_add_groups（），device也使用device_add_groups（），不知一处这样做。
第二，有没有发现driver_create_file（）是外部函数，driver_add_groups（）就是内部函数，也就是说driver只对外提供添加属性的接口，却不提供添加属性集合的接口。
理由吗？
在structdevice_driver（）已经专门定义了一个groups变量来添加属性集合，后面就不易再重复提供接口，而且创建属性集合需要的操作远比创建属性费时。
在device中也是这样做的。
另外，driver中只提供管理属性文件的方法，却不提供管理二进制属性文件的方法，这是因为驱动本身没有这种需求，只有部分设备才要求二进制文件表示。
[cpp] viewplaincopyprint?
1.struct device_driver *get_driver（struct device_driver *drv）
2.{
3. if （drv） {
4. struct driver_private *priv;
5. struct kobject *kobj;
6.
7. kobj = kobject_get（&drv->p->kobj）;
8. priv = to_driver（kobj）;
9. return priv->driver;
10. }
11. return NULL;
12.}
13.
14.void put_driver（struct device_driver *drv）
15.{
16. kobject_put（&drv->p->kobj）;
17.}
get_driver（）增加drv的引用计数，put_driver（）减少drv的引用计数。
这都是通过drv->p->kobj来做的。
[cpp] viewplaincopyprint?
1.struct device_driver *driver_find（const char *name, struct bus_type *bus）
2.{
3. struct kobject *k = kset_find_obj（bus->p->drivers_kset, name）;
4. struct driver_private *priv;
5.
6. if （k） {
7. priv = to_driver（k）;
8. return priv->driver;
9. }
10. return NULL;
11.}
driver_find（）从bus的驱动链表中寻找特定名称的driver。
[cpp] viewplaincopyprint?
1./**
2. * driver_register - register driver with bus
3. * @drv:
driver to register
4. *
5. * We pass off most of the work to the bus_add_driver（） call,
6. * since most of the things we have to do deal with the bus
7. * structures.
8. */
9.int driver_register（struct device_driver *drv）
10.{
11. int ret;
12. struct device_driver *other;
13.
14. BUG_ON（!
drv->bus->p）;
15.
16. if （（drv->bus->probe && drv->probe） ||
17. （drv->bus->remove && drv->remove） ||
18. （drv->bus->shutdown && drv->shutdown））
19. printk（KERN_WARNING "Driver '%s' needs updating - please use "
20. "bus_type methods\n", drv->name）;
21.
22. other = driver_find（drv->name, drv->bus）;
23. if （other） {
24. put_driver（other）;
25. printk（KERN_ERR "Error:
Driver '%s' is already registered, "
26. "aborting...\n", drv->name）;
27. return -EBUSY;
28. }
29.
30. ret = bus_add_driver（drv）;
31. if （ret）
32. return ret;
33. ret = driver_add_groups（drv, drv->groups）;
34. if （ret）
35. bus_remove_driver（drv）;
36. return ret;
37.}
driver_register（）将drv注册到系统中。
它真是做得难以预料地简单，所有的工作几乎完全是由bus_add_driver（）代为完成的。
但你要注意，在调用driver_register（）前，drv->bus一定要预先设置。
device可以不绑定bus，但driver一定要绑定到bus上。
[cpp] viewplaincopyprint?
1.void driver_unregister（struct device_driver *drv）
2.{
3. if （!
drv || !
drv->p） {
4. WARN（1, "Unexpected driver unregister!
\n"）;
5. return;
6. }
7. driver_remove_groups（drv, drv->groups）;
8. bus_remove_driver（drv）;
9.}
driver_unregister（）将drv从系统中撤销。
大部分工作是调用bus_remove_driver（）完成的。
可以看出bus_add_driver（）与bus_remove_driver（）相对。
driver和bus的联系如此紧密，以至于driver的注册和撤销工作都可以由bus代劳了。
我们需要更进一步的分析。
经过调查，我们发现很有一部分driver的代码被移动到了bus.c中。
我们本节是以driver为主，所以接下来会尽量在不惊动bus的情况下，分析存在于bus.c中的driver代码。
[cpp] viewplaincopyprint?
1.static ssize_t drv_attr_show（struct kobject *kobj, struct attribute *attr,
2. char *buf）
3.{
4. struct driver_attribute *drv_attr = to_drv_attr（attr）;
5. struct driver_private *drv_priv = to_driver（kobj）;
6. ssize_t ret = -EIO;
7.
8. if （drv_attr->show）
9. ret = drv_attr->show（drv_priv->driver, buf）;
10.
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