## 14.5.?類 我們在本章中要考察最后的設備模型概念是類.一個類是一個設備的高級視圖, 它抽象出低級的實現細節. 驅動可以見到一個SCSI 磁盤或者一個 ATA 磁盤, 在類的級別, 它們都是磁盤. 類允許用戶空間基于它們做什么來使用設備, 而不是它們如何被連接或者它們如何工作. 幾乎所有的類都在 sysfs 中在 /sys/class 下出現. 因此, 例如, 所有的網絡接口可在 /sys/class/net 下發現, 不管接口類型. 輸入設備可在 /sys/class/input 下, 以及串行設備在 /sys/class/tty. 一個例外是塊設備, 由于歷史的原因在 /sys/block. 類成員關系常常由高級的代碼處理, 不必要驅動的明確的支持. 當 sbull 驅動( 見 16 章) 創建一個虛擬磁盤設備, 它自動出現在 /sys/block. snull 網絡驅動(見 17 章)沒有做任何特殊事情給它的接口在 /sys/class/net 中出現. 將有多次, 但是, 當驅動結束直接處理類. 在許多情況, 類子系統是最好的輸出信息到用戶空間的方法. 當一個子系統創建一個類, 它完全擁有這個類, 因此沒有必要擔心哪個模塊擁有那里發現的屬性. 它也用極少的時間徘徊于更加面向硬件的 sysfs 部分來了解, 它不是一個直接瀏覽的好地方. 用戶會更加高興地在 /sys/class/some-widget 中發現信息, 而不是, /sys/device/pci0000:00/0000:00:10.0/usb2/2-0:1.0. 驅動核心輸出 2 個清晰的接口來管理類. class_simple 函數設計來盡可能容易地添加新類到系統. 它們的主要目的, 常常, 是暴露包含設備號的屬性來使能設備節點的自動創建. 常用的類接口更加復雜但是同時提供更多特性. 我們從簡單版本開始. ### 14.5.1.?class_simple 接口 class_simple 接口意圖是易于使用, 以至于沒人會抱怨沒有暴露至少一個包含設備的被分配的號的屬性. 使用這個接口只不過是一對函數調用, 沒有通常的和 Linux 設備模型關聯的樣板. 第一步是創建類自身. 使用一個對 class_simple_create 的調用來完成: ~~~ struct class_simple *class_simple_create(struct module *owner, char *name); ~~~ 這個函數使用給定的名子創建一個類. 這個操作可能失敗, 當然, 因此在繼續之前返回值應當一直被檢查( 使用 IS_ERR, 在第 1 章的"指針和錯誤值"一節中描述過). 一個簡單的類可被銷毀, 使用: ~~~ void class_simple_destroy(struct class_simple *cs); ~~~ 創建一個簡單類的真實目的是添加設備給它; 這個任務使用: ~~~ struct class_device *class_simple_device_add(struct class_simple *cs, dev_t devnum, struct device *device, const char *fmt, ...); ~~~ 這里, cs 是之前創建的簡單類, devnum 是分配的設備號, device 是代表這個設備的 struct device, 其他的參數是一個 printk-風格 的格式串和參數來創建設備名子. 這個調用添加一項到類, 包含一個屬性, dev, 含有設備號. 如果設備參數是非 NULL, 一個符號連接( 稱為 device )指向在 /sys/devices 下的設備的入口. 可能添加其他的屬性到設備入口. 它只是使用 class_device_create_file, 我們在下一節和完整類子系統所剩下的內容討論. 當設備進出時類產生熱插拔事件. 如果你的驅動需要添加變量到環境中給用戶空間事件處理者, 可以建立一個熱插拔回調, 使用: ~~~ int class_simple_set_hotplug(struct class_simple *cs, int (*hotplug)(struct class_device *dev, char **envp, int num_envp, char *buffer, int buffer_size)); ~~~ 當你的設備離開時, 類入口應當被去除, 使用: ~~~ void class_simple_device_remove(dev_t dev); ~~~ 注意, 由 class_simple_device_add 返回的 class_device 結構這里不需要; 設備號(它當然應當是唯一的)足夠了. ### 14.5.2.?完整的類接口 class_simple 接口滿足許多需要, 但是有時需要更多靈活性. 下面的討論描述如何使用完整的類機制, class_simple 正是基于此. 它是簡短的: 類函數和結構遵循設備模型其他部分相同的模式, 因此這里沒有什么真正是新的. #### 14.5.2.1.?管理類 一個類由一個 struct class 的實例來定義: ~~~ struct class { char *name; struct class_attribute *class_attrs; struct class_device_attribute *class_dev_attrs; int (*hotplug)(struct class_device *dev, char **envp, int num_envp, char *buffer, int buffer_size); void (*release)(struct class_device *dev); void (*class_release)(struct class *class); /* Some fields omitted */ }; ~~~ 每個類需要一個唯一的名子, 它是這個類如何在 /sys/class 中出現. 當這個類被注冊, 由 class_attrs 所指向的數組中列出的所有屬性被創建. 還有一套缺省屬性給每個添加到類中的設備; class_dev_attrs 指向它們. 有通常的熱插拔函數來添加變量到環境中, 當事件產生時. 還有 2 個釋放方法: release 在無論何時從類中去除一個設備時被調用, 而 class_release 在類自己被釋放時調用. 注冊函數是: ~~~ int class_register(struct class *cls); void class_unregister(struct class *cls); ~~~ 使用屬性的接口不應當在這點嚇人: ~~~ struct class_attribute { struct attribute attr; ssize_t (*show)(struct class *cls, char *buf); ssize_t (*store)(struct class *cls, const char *buf, size_t count); }; CLASS_ATTR(name, mode, show, store); int class_create_file(struct class *cls, const struct class_attribute *attr); void class_remove_file(struct class *cls, const struct class_attribute *attr); ~~~ #### 14.5.2.2.?類設備 一個類的真正目的是作為一個是該類成員的設備的容器. 一個成員由 struct class_device 來表示: ~~~ struct class_device { struct kobject kobj; struct class *class; struct device *dev; void *class_data; char class_id[BUS_ID_SIZE]; }; ~~~ class_id 成員持有設備名子, 如同它在 sysfs 中的一樣. class 指針應當指向持有這個設備的類, 并且 dev 應當指向關聯的設備結構. 設置 dev 是可選的; 如果它是非 NULL, 它用來創建一個符號連接從類入口到對應的在 /sys/devices 下的入口, 使得易于在用戶空間找到設備入口. 類可以使用 class_data 來持有一個私有指針. 通常的注冊函數已經被提供: ~~~ int class_device_register(struct class_device *cd); void class_device_unregister(struct class_device *cd); ~~~ 類設備接口也允許重命名一個已經注冊的入口: ~~~ int class_device_rename(struct class_device *cd, char *new_name); ~~~ 類設備入口有屬性: ~~~ struct class_device_attribute { struct attribute attr; ssize_t (*show)(struct class_device *cls, char *buf); ssize_t (*store)(struct class_device *cls, const char *buf, size_t count); }; CLASS_DEVICE_ATTR(name, mode, show, store); int class_device_create_file(struct class_device *cls, const struct class_device_attribute *attr); void class_device_remove_file(struct class_device *cls, const struct class_device_attribute *attr); ~~~ 一個缺省的屬性集合, 在類的 class_dev_attrs 成員, 被創建當類設備被注冊時; class_device_create_file 可用來創建額外的屬性. 屬性還可以被加入到由 class_simple 接口創建的類設備. #### 14.5.2.3.?類接口 類子系統有一個額外的在 Linux 設備模型其他部分找不到的概念. 這個機制稱為一個接口, 但是它是, 也許, 最好作為一種觸發機制可用來在設備進入或離開類時得到通知. 一個接口被表示, 使用: ~~~ struct class_interface { struct class *class; int (*add) (struct class_device *cd); void (*remove) (struct class_device *cd); }; ~~~ 接口可被注冊或注銷, 使用: ~~~ int class_interface_register(struct class_interface *intf); void class_interface_unregister(struct class_interface *intf); ~~~ 一個接口的功能是簡單明了的. 無論何時一個類設備被加入到在 class_interface 結構中指定的類時, 接口的 add 函數被調用. 這個函數可進行任何額外的這個設備需要的設置; 這個設置常常采取增加更多屬性的形式, 但是其他的應用都可能. 當設備被從類中去除, remove 方法被調用來進行任何需要的清理. 可注冊多個接口給一個類.