• Linux内核部件分析 设备驱动模型之device

    来源：Linux社区 -- http://www.linuxidc.com/Linux/2011-10/44627p6.htm

    作者 ： qb_2008

    linux的设备驱动模型，是建立在sysfs和kobject之上的，由总线、设备、驱动、类所组成的关系结构。从本节开始，我们将对linux这一设备驱动模型进行深入分析。

         头文件是include/linux/device.h，实现在drivers/base目录中。本节要分析的，是其中的设备，主要在core.c中。

    1. struct device {  
    2.     struct device       *parent;  
    3.   
    4.     struct device_private   *p;  
    5.   
    6.     struct kobject kobj;  
    7.     const char      *init_name; /* initial name of the device */  
    8.     struct device_type  *type;  
    9.   
    10.     struct semaphore    sem;    /* semaphore to synchronize calls to 
    11.                      * its driver. 
    12.                      */  
    13.   
    14.     struct bus_type *bus;       /* type of bus device is on */  
    15.     struct device_driver *driver;   /* which driver has allocated this 
    16.                        device */  
    17.     void        *platform_data; /* Platform specific data, device 
    18.                        core doesn't touch it */  
    19.     struct dev_pm_info  power;  
    20.   
    21. #ifdef CONFIG_NUMA   
    22.     int     numa_node;  /* NUMA node this device is close to */  
    23. #endif   
    24.     u64     *dma_mask;  /* dma mask (if dma'able device) */  
    25.     u64     coherent_dma_mask;/* Like dma_mask, but for 
    26.                          alloc_coherent mappings as 
    27.                          not all hardware supports 
    28.                          64 bit addresses for consistent 
    29.                          allocations such descriptors. */  
    30.   
    31.     struct device_dma_parameters *dma_parms;  
    32.   
    33.     struct list_head    dma_pools;  /* dma pools (if dma'ble) */  
    34.   
    35.     struct dma_coherent_mem *dma_mem; /* internal for coherent mem 
    36.                          override */  
    37.     /* arch specific additions */  
    38.     struct dev_archdata archdata;  
    39.   
    40.     dev_t           devt;   /* dev_t, creates the sysfs "dev" */  
    41.   
    42.     spinlock_t      devres_lock;  
    43.     struct list_head    devres_head;  
    44.   
    45.     struct klist_node   knode_class;  
    46.     struct class        *class;  
    47.     const struct attribute_group **groups;  /* optional groups */  
    48.   
    49.     void    (*release)(struct device *dev);  
    50. };  

    先来分析下struct device的结构变量。首先是指向父节点的指针parent，kobj是内嵌在device中的kobject，用于把它联系到sysfs中。bus是对设备所在总线的指针，driver是对设备所用驱动的指针。还有DMA需要的数据，表示设备号的devt，表示设备资源的devres_head和保护��的devres_lock。指向类的指针class，knode_class是被连入class链表时所用的klist节点。group是设备的属性集合。release应该是设备释放时调用的函数。

    1. struct device_private {  
    2.     struct klist klist_children;  
    3.     struct klist_node knode_parent;  
    4.     struct klist_node knode_driver;  
    5.     struct klist_node knode_bus;  
    6.     void *driver_data;  
    7.     struct device *device;  
    8. };  
    9. #define to_device_private_parent(obj)   \   
    10.     container_of(obj, struct device_private, knode_parent)  
    11. #define to_device_private_driver(obj)   \   
    12.     container_of(obj, struct device_private, knode_driver)  
    13. #define to_device_private_bus(obj)  \   
    14.     container_of(obj, struct device_private, knode_bus)  

    struct device中有一部分不愿意让外界看到，所以做出struct device_private结构，包括了设备驱动模型内部的链接。klist_children是子设备的链表，knode_parent是连入父设备的klist_children时所用的节点，knode_driver是连入驱动的设备链表所用的节点，knode_bus是连入总线的设备链表时所用的节点。driver_data用于在设备结构中存放相关的驱动信息，也许是驱动专门为设备建立的结构实例。device则是指向struct device_private所属的device。

    下面还有一些宏，to_device_private_parent()是从父设备的klist_children上节点，获得相应的device_private。to_device_private_driver()是从驱动的设备链表上节点，获得对应的device_private。to_device_private_bus()是从总线的设备链表上节点，获得对应的device_private。

    或许会奇怪，为什么knode_class没有被移入struct device_private，或许有外部模块需要用到它。

    1. /* 
    2.  * The type of device, "struct device" is embedded in. A class 
    3.  * or bus can contain devices of different types 
    4.  * like "partitions" and "disks", "mouse" and "event". 
    5.  * This identifies the device type and carries type-specific 
    6.  * information, equivalent to the kobj_type of a kobject. 
    7.  * If "name" is specified, the uevent will contain it in 
    8.  * the DEVTYPE variable. 
    9.  */  
    10. struct device_type {  
    11.     const char *name;  
    12.     const struct attribute_group **groups;  
    13.     int (*uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env);  
    14.     char *(*devnode)(struct device *dev, mode_t *mode);  
    15.     void (*release)(struct device *dev);  
    16.   
    17.     const struct dev_pm_ops *pm;  
    18. };  

    device竟然有device_type，类似于与kobject相对的kobj_type，之后我们再看它怎么用。

    1. /* interface for exporting device attributes */  
    2. struct device_attribute {  
    3.     struct attribute    attr;  
    4.     ssize_t (*show)(struct device *dev, struct device_attribute *attr,  
    5.             char *buf);  
    6.     ssize_t (*store)(struct device *dev, struct device_attribute *attr,  
    7.              const char *buf, size_t count);  
    8. };  
    9.   
    10. #define DEVICE_ATTR(_name, _mode, _show, _store) \   
    11. struct device_attribute dev_attr_##_name = __ATTR(_name, _mode, _show, _store)  

    这个device_attribute显然就是device对struct attribute的封装，新加的show()、store()函数都是以与设备相关的结构调用的。

    至于device中其它的archdata、dma、devres，都是作为设备特有的，我们现在主要关心设备驱动模型的建立，这些会尽量忽略。 

    下面就来看看device的实现，这主要在core.c中。

    1. int __init devices_init(void)  
    2. {  
    3.     devices_kset = kset_create_and_add("devices", &device_uevent_ops, NULL);  
    4.     if (!devices_kset)  
    5.         return -ENOMEM;  
    6.     dev_kobj = kobject_create_and_add("dev", NULL);  
    7.     if (!dev_kobj)  
    8.         goto dev_kobj_err;  
    9.     sysfs_dev_block_kobj = kobject_create_and_add("block", dev_kobj);  
    10.     if (!sysfs_dev_block_kobj)  
    11.         goto block_kobj_err;  
    12.     sysfs_dev_char_kobj = kobject_create_and_add("char", dev_kobj);  
    13.     if (!sysfs_dev_char_kobj)  
    14.         goto char_kobj_err;  
    15.   
    16.     return 0;  
    17.   
    18.  char_kobj_err:  
    19.     kobject_put(sysfs_dev_block_kobj);  
    20.  block_kobj_err:  
    21.     kobject_put(dev_kobj);  
    22.  dev_kobj_err:  
    23.     kset_unregister(devices_kset);  
    24.     return -ENOMEM;  
    25. }  

    这是在设备驱动模型初始化时调用的device部分初始的函数devices_init()。它干的事情我们都很熟悉，就是建立sysfs中的devices目录，和dev目录。还在dev目录下又建立了block和char两个子目录。因为dev目录只打算存放辅助的设备号，所以没必要使用kset。

    1. static ssize_t dev_attr_show(struct kobject *kobj, struct attribute *attr,  
    2.                  char *buf)  
    3. {  
    4.     struct device_attribute *dev_attr = to_dev_attr(attr);  
    5.     struct device *dev = to_dev(kobj);  
    6.     ssize_t ret = -EIO;  
    7.   
    8.     if (dev_attr->show)  
    9.         ret = dev_attr->show(dev, dev_attr, buf);  
    10.     if (ret >= (ssize_t)PAGE_SIZE) {  
    11.         print_symbol("dev_attr_show: %s returned bad count\n",  
    12.                 (unsigned long)dev_attr->show);  
    13.     }  
    14.     return ret;  
    15. }  
    16.   
    17. static ssize_t dev_attr_store(struct kobject *kobj, struct attribute *attr,  
    18.                   const char *buf, size_t count)  
    19. {  
    20.     struct device_attribute *dev_attr = to_dev_attr(attr);  
    21.     struct device *dev = to_dev(kobj);  
    22.     ssize_t ret = -EIO;  
    23.   
    24.     if (dev_attr->store)  
    25.         ret = dev_attr->store(dev, dev_attr, buf, count);  
    26.     return ret;  
    27. }  
    28.   
    29. static struct sysfs_ops dev_sysfs_ops = {  
    30.     .show   = dev_attr_show,  
    31.     .store  = dev_attr_store,  
    32. };  

    看到这里是不是很熟悉，dev_sysfs_ops就是device准备注册到sysfs中的操作函数。dev_attr_show()和dev_attr_store()都会再调用与属性相关的函数。

    1. static void device_release(struct kobject *kobj)  
    2. {  
    3.     struct device *dev = to_dev(kobj);  
    4.     struct device_private *p = dev->p;  
    5.   
    6.     if (dev->release)  
    7.         dev->release(dev);  
    8.     else if (dev->type && dev->type->release)  
    9.         dev->type->release(dev);  
    10.     else if (dev->class && dev->class->dev_release)  
    11.         dev->class->dev_release(dev);  
    12.     else  
    13.         WARN(1, KERN_ERR "Device '%s' does not have a release() "  
    14.             "function, it is broken and must be fixed.\n",  
    15.             dev_name(dev));  
    16.     kfree(p);  
    17. }  
    18.   
    19. static struct kobj_type device_ktype = {  
    20.     .release    = device_release,  
    21.     .sysfs_ops  = &dev_sysfs_ops,  
    22. };  

    使用的release函数是device_release。在释放device时，会依次调用device结构中定义的release函数，device_type中定义的release函数，device所属的class中所定义的release函数，最后会吧device_private结构释放掉。

    1. static int dev_uevent_filter(struct kset *kset, struct kobject *kobj)  
    2. {  
    3.     struct kobj_type *ktype = get_ktype(kobj);  
    4.   
    5.     if (ktype == &device_ktype) {  
    6.         struct device *dev = to_dev(kobj);  
    7.         if (dev->bus)  
    8.             return 1;  
    9.         if (dev->class)  
    10.             return 1;  
    11.     }  
    12.     return 0;  
    13. }  
    14.   
    15. static const char *dev_uevent_name(struct kset *kset, struct kobject *kobj)  
    16. {  
    17.     struct device *dev = to_dev(kobj);  
    18.   
    19.     if (dev->bus)  
    20.         return dev->bus->name;  
    21.     if (dev->class)  
    22.         return dev->class->name;  
    23.     return NULL;  
    24. }  
    25.   
    26. static int dev_uevent(struct kset *kset, struct kobject *kobj,  
    27.               struct kobj_uevent_env *env)  
    28. {  
    29.     struct device *dev = to_dev(kobj);  
    30.     int retval = 0;  
    31.   
    32.     /* add device node properties if present */  
    33.     if (MAJOR(dev->devt)) {  
    34.         const char *tmp;  
    35.         const char *name;  
    36.         mode_t mode = 0;  
    37.   
    38.         add_uevent_var(env, "MAJOR=%u", MAJOR(dev->devt));  
    39.         add_uevent_var(env, "MINOR=%u", MINOR(dev->devt));  
    40.         name = device_get_devnode(dev, &mode, &tmp);  
    41.         if (name) {  
    42.             add_uevent_var(env, "DEVNAME=%s", name);  
    43.             kfree(tmp);  
    44.             if (mode)  
    45.                 add_uevent_var(env, "DEVMODE=%#o", mode & 0777);  
    46.         }  
    47.     }  
    48.   
    49.     if (dev->type && dev->type->name)  
    50.         add_uevent_var(env, "DEVTYPE=%s", dev->type->name);  
    51.   
    52.     if (dev->driver)  
    53.         add_uevent_var(env, "DRIVER=%s", dev->driver->name);  
    54.   
    55. #ifdef CONFIG_SYSFS_DEPRECATED   
    56.     if (dev->class) {  
    57.         struct device *parent = dev->parent;  
    58.   
    59.         /* find first bus device in parent chain */  
    60.         while (parent && !parent->bus)  
    61.             parent = parent->parent;  
    62.         if (parent && parent->bus) {  
    63.             const char *path;  
    64.   
    65.             path = kobject_get_path(&parent->kobj, GFP_KERNEL);  
    66.             if (path) {  
    67.                 add_uevent_var(env, "PHYSDEVPATH=%s", path);  
    68.                 kfree(path);  
    69.             }  
    70.   
    71.             add_uevent_var(env, "PHYSDEVBUS=%s", parent->bus->name);  
    72.   
    73.             if (parent->driver)  
    74.                 add_uevent_var(env, "PHYSDEVDRIVER=%s",  
    75.                            parent->driver->name);  
    76.         }  
    77.     } else if (dev->bus) {  
    78.         add_uevent_var(env, "PHYSDEVBUS=%s", dev->bus->name);  
    79.   
    80.         if (dev->driver)  
    81.             add_uevent_var(env, "PHYSDEVDRIVER=%s",  
    82.                        dev->driver->name);  
    83.     }  
    84. #endif   
    85.   
    86.     /* have the bus specific function add its stuff */  
    87.     if (dev->bus && dev->bus->uevent) {  
    88.         retval = dev->bus->uevent(dev, env);  
    89.         if (retval)  
    90.             pr_debug("device: '%s': %s: bus uevent() returned %d\n",  
    91.                  dev_name(dev), __func__, retval);  
    92.     }  
    93.   
    94.     /* have the class specific function add its stuff */  
    95.     if (dev->class && dev->class->dev_uevent) {  
    96.         retval = dev->class->dev_uevent(dev, env);  
    97.         if (retval)  
    98.             pr_debug("device: '%s': %s: class uevent() "  
    99.                  "returned %d\n", dev_name(dev),  
    100.                  __func__, retval);  
    101.     }  
    102.   
    103.     /* have the device type specific fuction add its stuff */  
    104.     if (dev->type && dev->type->uevent) {  
    105.         retval = dev->type->uevent(dev, env);  
    106.         if (retval)  
    107.             pr_debug("device: '%s': %s: dev_type uevent() "  
    108.                  "returned %d\n", dev_name(dev),  
    109.                  __func__, retval);  
    110.     }  
    111.   
    112.     return retval;  
    113. }  
    114.   
    115. static struct kset_uevent_ops device_uevent_ops = {  
    116.     .filter =   dev_uevent_filter,  
    117.     .name =     dev_uevent_name,  
    118.     .uevent =   dev_uevent,  
    119. };  

    前面在讲到kset时，我们并未关注其中的kset_event_ops结构变量。但这里device既然用到了，我们就对其中的三个函数做简单介绍。kset_uevent_ops中的函数是用于管理kset内部kobject的uevent操作。其中filter函数用于阻止一个kobject向用户空间发送uevent，返回值为0表示阻止。这里dev_uevent_filter()检查device所属的bus或者class是否存在，如果都不存在，也就没有发送uevent的必要了。name函数是用于覆盖kset发送给用户空间的名称。这里dev_uevent_name()选择使用bus或者class的名称。uevent()函数是在uevent将被发送到用户空间之前调用的，用于向uevent中增加新的环境变量。dev_uevent()的实现很热闹，向uevent中添加了各种环境变量。

    1. static ssize_t show_uevent(struct device *dev, struct device_attribute *attr,  
    2.                char *buf)  
    3. {  
    4.     struct kobject *top_kobj;  
    5.     struct kset *kset;  
    6.     struct kobj_uevent_env *env = NULL;  
    7.     int i;  
    8.     size_t count = 0;  
    9.     int retval;  
    10.   
    11.     /* search the kset, the device belongs to */  
    12.     top_kobj = &dev->kobj;  
    13.     while (!top_kobj->kset && top_kobj->parent)  
    14.         top_kobj = top_kobj->parent;  
    15.     if (!top_kobj->kset)  
    16.         goto out;  
    17.   
    18.     kset = top_kobj->kset;  
    19.     if (!kset->uevent_ops || !kset->uevent_ops->uevent)  
    20.         goto out;  
    21.   
    22.     /* respect filter */  
    23.     if (kset->uevent_ops && kset->uevent_ops->filter)  
    24.         if (!kset->uevent_ops->filter(kset, &dev->kobj))  
    25.             goto out;  
    26.   
    27.     env = kzalloc(sizeof(struct kobj_uevent_env), GFP_KERNEL);  
    28.     if (!env)  
    29.         return -ENOMEM;  
    30.   
    31.     /* let the kset specific function add its keys */  
    32.     retval = kset->uevent_ops->uevent(kset, &dev->kobj, env);  
    33.     if (retval)  
    34.         goto out;  
    35.   
    36.     /* copy keys to file */  
    37.     for (i = 0; i < env->envp_idx; i++)  
    38.         count += sprintf(&buf[count], "%s\n", env->envp[i]);  
    39. out:  
    40.     kfree(env);  
    41.     return count;  
    42. }  
    43.   
    44. static ssize_t store_uevent(struct device *dev, struct device_attribute *attr,  
    45.                 const char *buf, size_t count)  
    46. {  
    47.     enum kobject_action action;  
    48.   
    49.     if (kobject_action_type(buf, count, &action) == 0) {  
    50.         kobject_uevent(&dev->kobj, action);  
    51.         goto out;  
    52.     }  
    53.   
    54.     dev_err(dev, "uevent: unsupported action-string; this will "  
    55.              "be ignored in a future kernel version\n");  
    56.     kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_ADD);  
    57. out:  
    58.     return count;  
    59. }  
    60.   
    61. static struct device_attribute uevent_attr =  
    62.     __ATTR(uevent, S_IRUGO | S_IWUSR, show_uevent, store_uevent);  

    device不仅在kset中添加了对uevent的管理，而且还把uevent信息做成设备的一个属性uevent。其中show_event()是显示uevent中环境变量的，store_uevent()是发送uevent的。

    1. static int device_add_attributes(struct device *dev,  
    2.                  struct device_attribute *attrs)  
    3. {  
    4.     int error = 0;  
    5.     int i;  
    6.   
    7.     if (attrs) {  
    8.         for (i = 0; attr_name(attrs[i]); i++) {  
    9.             error = device_create_file(dev, &attrs[i]);  
    10.             if (error)  
    11.                 break;  
    12.         }  
    13.         if (error)  
    14.             while (--i >= 0)  
    15.                 device_remove_file(dev, &attrs[i]);  
    16.     }  
    17.     return error;  
    18. }  
    19.   
    20. static void device_remove_attributes(struct device *dev,  
    21.                      struct device_attribute *attrs)  
    22. {  
    23.     int i;  
    24.   
    25.     if (attrs)  
    26.         for (i = 0; attr_name(attrs[i]); i++)  
    27.             device_remove_file(dev, &attrs[i]);  
    28. }  
    29.   
    30. static int device_add_groups(struct device *dev,  
    31.                  const struct attribute_group **groups)  
    32. {  
    33.     int error = 0;  
    34.     int i;  
    35.   
    36.     if (groups) {  
    37.         for (i = 0; groups[i]; i++) {  
    38.             error = sysfs_create_group(&dev->kobj, groups[i]);  
    39.             if (error) {  
    40.                 while (--i >= 0)  
    41.                     sysfs_remove_group(&dev->kobj,  
    42.                                groups[i]);  
    43.                 break;  
    44.             }  
    45.         }  
    46.     }  
    47.     return error;  
    48. }  
    49.   
    50. static void device_remove_groups(struct device *dev,  
    51.                  const struct attribute_group **groups)  
    52. {  
    53.     int i;  
    54.   
    55.     if (groups)  
    56.         for (i = 0; groups[i]; i++)  
    57.             sysfs_remove_group(&dev->kobj, groups[i]);  
    58. }  

    以上四个内部函数是用来向device中添加或删除属性与属性集合的。

    device_add_attributes、device_remove_attributes、device_add_groups、device_remove_groups，都是直接通过sysfs提供的API实现。

    1. static int device_add_attrs(struct device *dev)  
    2. {  
    3.     struct class *class = dev->class;  
    4.     struct device_type *type = dev->type;  
    5.     int error;  
    6.   
    7.     if (class) {  
    8.         error = device_add_attributes(dev, class->dev_attrs);  
    9.         if (error)  
    10.             return error;  
    11.     }  
    12.   
    13.     if (type) {  
    14.         error = device_add_groups(dev, type->groups);  
    15.         if (error)  
    16.             goto err_remove_class_attrs;  
    17.     }  
    18.   
    19.     error = device_add_groups(dev, dev->groups);  
    20.     if (error)  
    21.         goto err_remove_type_groups;  
    22.   
    23.     return 0;  
    24.   
    25.  err_remove_type_groups:  
    26.     if (type)  
    27.         device_remove_groups(dev, type->groups);  
    28.  err_remove_class_attrs:  
    29.     if (class)  
    30.         device_remove_attributes(dev, class->dev_attrs);  
    31.   
    32.     return error;  
    33. }  
    34.   
    35. static void device_remove_attrs(struct device *dev)  
    36. {  
    37.     struct class *class = dev->class;  
    38.     struct device_type *type = dev->type;  
    39.   
    40.     device_remove_groups(dev, dev->groups);  
    41.   
    42.     if (type)  
    43.         device_remove_groups(dev, type->groups);  
    44.   
    45.     if (class)  
    46.         device_remove_attributes(dev, class->dev_attrs);  
    47. }  

    device_add_attrs()实际负责device中的属性添加。也是几个部分的集合，包括class中的dev_attrs，device_type中的groups，还有device本身的groups。

    device_remove_attrs()则负责对应的device属性删除工作。

    1. #define print_dev_t(buffer, dev)                    \   
    2.     sprintf((buffer), "%u:%u\n", MAJOR(dev), MINOR(dev))  
    3.   
    4. static ssize_t show_dev(struct device *dev, struct device_attribute *attr,  
    5.             char *buf)  
    6. {  
    7.     return print_dev_t(buf, dev->devt);  
    8. }  
    9.   
    10. static struct device_attribute devt_attr =  
    11.     __ATTR(dev, S_IRUGO, show_dev, NULL);  

    这里又定义了一个名为dev的属性，就是显示设备的设备号。

    1. /** 
    2.  * device_create_file - create sysfs attribute file for device. 
    3.  * @dev: device. 
    4.  * @attr: device attribute descriptor. 
    5.  */  
    6. int device_create_file(struct device *dev, struct device_attribute *attr)  
    7. {  
    8.     int error = 0;  
    9.     if (dev)  
    10.         error = sysfs_create_file(&dev->kobj, &attr->attr);  
    11.     return error;  
    12. }  
    13.   
    14. /** 
    15.  * device_remove_file - remove sysfs attribute file. 
    16.  * @dev: device. 
    17.  * @attr: device attribute descriptor. 
    18.  */  
    19. void device_remove_file(struct device *dev, struct device_attribute *attr)  
    20. {  
    21.     if (dev)  
    22.         sysfs_remove_file(&dev->kobj, &attr->attr);  
    23. }  
    24.   
    25. /** 
    26.  * device_create_bin_file - create sysfs binary attribute file for device. 
    27.  * @dev: device. 
    28.  * @attr: device binary attribute descriptor. 
    29.  */  
    30. int device_create_bin_file(struct device *dev, struct bin_attribute *attr)  
    31. {  
    32.     int error = -EINVAL;  
    33.     if (dev)  
    34.         error = sysfs_create_bin_file(&dev->kobj, attr);  
    35.     return error;  
    36. }  
    37.   
    38. /** 
    39.  * device_remove_bin_file - remove sysfs binary attribute file 
    40.  * @dev: device. 
    41.  * @attr: device binary attribute descriptor. 
    42.  */  
    43. void device_remove_bin_file(struct device *dev, struct bin_attribute *attr)  
    44. {  
    45.     if (dev)  
    46.         sysfs_remove_bin_file(&dev->kobj, attr);  
    47. }  
    48.   
    49. int device_schedule_callback_owner(struct device *dev,  
    50.         void (*func)(struct device *), struct module *owner)  
    51. {  
    52.     return sysfs_schedule_callback(&dev->kobj,  
    53.             (void (*)(void *)) func, dev, owner);  
    54. }  

    这里的五个函数，也是对sysfs提供的API的简单封装。

    device_create_file()和device_remove_file()提供直接的属性文件管理方法。

     device_create_bin_file()和device_remove_bin_file()则是提供设备管理二进制文件的方法。

    device_schedule_callback_owner()也是简单地将func加入工作队列。

    1. static void klist_children_get(struct klist_node *n)  
    2. {  
    3.     struct device_private *p = to_device_private_parent(n);  
    4.     struct device *dev = p->device;  
    5.   
    6.     get_device(dev);  
    7. }  
    8.   
    9. static void klist_children_put(struct klist_node *n)  
    10. {  
    11.     struct device_private *p = to_device_private_parent(n);  
    12.     struct device *dev = p->device;  
    13.   
    14.     put_device(dev);  
    15. }  

    如果之前认真看过klist的实现，应该知道，klist_children_get()和klist_children_put()就是在设备挂入和删除父设备的klist_children链表时调用的函数。在父设备klist_children链表上的指针，相当于对device的一个引用计数。

    1. struct device *get_device(struct device *dev)  
    2. {  
    3.     return dev ? to_dev(kobject_get(&dev->kobj)) : NULL;  
    4. }  
    5.   
    6. /** 
    7.  * put_device - decrement reference count. 
    8.  * @dev: device in question. 
    9.  */  
    10. void put_device(struct device *dev)  
    11. {  
    12.     /* might_sleep(); */  
    13.     if (dev)  
    14.         kobject_put(&dev->kobj);  
    15. }  

    device中的引用计数，完全交给内嵌的kobject来做。如果引用计数降为零，自然是调用之前说到的包含甚广的device_release函数。

    1. void device_initialize(struct device *dev)  
    2. {  
    3.     dev->kobj.kset = devices_kset;  
    4.     kobject_init(&dev->kobj, &device_ktype);  
    5.     INIT_LIST_HEAD(&dev->dma_pools);  
    6.     init_MUTEX(&dev->sem);  
    7.     spin_lock_init(&dev->devres_lock);  
    8.     INIT_LIST_HEAD(&dev->devres_head);  
    9.     device_init_wakeup(dev, 0);  
    10.     device_pm_init(dev);  
    11.     set_dev_node(dev, -1);  
    12. }  

    device_initialize()就是device结构的初始化函数，它把device中能初始化的部分全初始化。它的界限在其中kobj的位置与device在设备驱动模型中的位置，这些必须由外部设置。可以看到，调用kobject_init()时，object的kobj_type选择了device_ktype，其中主要是sysops的两个函数，还有device_release函数。

    1. static struct kobject *virtual_device_parent(struct device *dev)  
    2. {  
    3.     static struct kobject *virtual_dir = NULL;  
    4.   
    5.     if (!virtual_dir)  
    6.         virtual_dir = kobject_create_and_add("virtual",  
    7.                              &devices_kset->kobj);  
    8.   
    9.     return virtual_dir;  
    10. }  
    11.   
    12. static struct kobject *get_device_parent(struct device *dev,  
    13.                      struct device *parent)  
    14. {  
    15.     int retval;  
    16.   
    17.     if (dev->class) {  
    18.         struct kobject *kobj = NULL;  
    19.         struct kobject *parent_kobj;  
    20.         struct kobject *k;  
    21.   
    22.         /* 
    23.          * If we have no parent, we live in "virtual". 
    24.          * Class-devices with a non class-device as parent, live 
    25.          * in a "glue" directory to prevent namespace collisions. 
    26.          */  
    27.         if (parent == NULL)  
    28.             parent_kobj = virtual_device_parent(dev);  
    29.         else if (parent->class)  
    30.             return &parent->kobj;  
    31.         else  
    32.             parent_kobj = &parent->kobj;  
    33.   
    34.         /* find our class-directory at the parent and reference it */  
    35.         spin_lock(&dev->class->p->class_dirs.list_lock);  
    36.         list_for_each_entry(k, &dev->class->p->class_dirs.list, entry)  
    37.             if (k->parent == parent_kobj) {  
    38.                 kobj = kobject_get(k);  
    39.                 break;  
    40.             }  
    41.         spin_unlock(&dev->class->p->class_dirs.list_lock);  
    42.         if (kobj)  
    43.             return kobj;  
    44.   
    45.         /* or create a new class-directory at the parent device */  
    46.         k = kobject_create();  
    47.         if (!k)  
    48.             return NULL;  
    49.         k->kset = &dev->class->p->class_dirs;  
    50.         retval = kobject_add(k, parent_kobj, "%s", dev->class->name);  
    51.         if (retval < 0) {  
    52.             kobject_put(k);  
    53.             return NULL;  
    54.         }  
    55.         /* do not emit an uevent for this simple "glue" directory */  
    56.         return k;  
    57.     }  
    58.   
    59.     if (parent)  
    60.         return &parent->kobj;  
    61.     return NULL;  
    62. }  

    这里的get_device_parent()就是获取父节点的kobject，但也并非就如此简单。get_device_parent()的返回值直接决定了device将被挂在哪个目录下。到底该挂在哪，是由dev->class、dev->parent、dev->parent->class等因素综合决定的。我们看get_device_parent()中是如何判断的。如果dev->class为空，表示一切随父设备，有parent则返回parent->kobj，没有则返回NULL。如果有dev->class呢，情况就比较复杂了，也许device有着与parent不同的class，也许device还没有一个parent，等等。我们看具体的情况。如果parent不为空，而且存在parent->class，则还放在parent目录下。不然，要么parent不存在，要么parent没有class，很难直接将有class的device放在parent下面。目前的解决方法很简单，在parent与device之间，再加一层表示class的目录。如果parent都没有，那就把/sys/devices/virtual当做parent。class->p->class_dirs就是专门存放这种中间kobject的kset。思路理清后，再结合实际的sysfs，代码就很容易看懂了。

    1. static void cleanup_glue_dir(struct device *dev, struct kobject *glue_dir)  
    2. {  
    3.     /* see if we live in a "glue" directory */  
    4.     if (!glue_dir || !dev->class ||  
    5.         glue_dir->kset != &dev->class->p->class_dirs)  
    6.         return;  
    7.   
    8.     kobject_put(glue_dir);  
    9. }  
    10.   
    11. static void cleanup_device_parent(struct device *dev)  
    12. {  
    13.     cleanup_glue_dir(dev, dev->kobj.parent);  
    14. }  

    cleanup_device_parent()是取消对parent引用时调用的函数，看起来只针对这种glue形式的目录起作用。

    1. static void setup_parent(struct device *dev, struct device *parent)  
    2. {  
    3.     struct kobject *kobj;  
    4.     kobj = get_device_parent(dev, parent);  
    5.     if (kobj)  
    6.         dev->kobj.parent = kobj;  
    7. }  

    setup_parent()就是调用get_device_parent()获得应该存放的父目录kobj，并把dev->kobj.parent设为它。

    1. static int device_add_class_symlinks(struct device *dev)  
    2. {  
    3.     int error;  
    4.   
    5.     if (!dev->class)  
    6.         return 0;  
    7.   
    8.     error = sysfs_create_link(&dev->kobj,  
    9.                   &dev->class->p->class_subsys.kobj,  
    10.                   "subsystem");  
    11.     if (error)  
    12.         goto out;  
    13.     /* link in the class directory pointing to the device */  
    14.     error = sysfs_create_link(&dev->class->p->class_subsys.kobj,  
    15.                   &dev->kobj, dev_name(dev));  
    16.     if (error)  
    17.         goto out_subsys;  
    18.   
    19.     if (dev->parent && device_is_not_partition(dev)) {  
    20.         error = sysfs_create_link(&dev->kobj, &dev->parent->kobj,  
    21.                       "device");  
    22.         if (error)  
    23.             goto out_busid;  
    24.     }  
    25.     return 0;  
    26.   
    27. out_busid:  
    28.     sysfs_remove_link(&dev->class->p->class_subsys.kobj, dev_name(dev));  
    29. out_subsys:  
    30.     sysfs_remove_link(&dev->kobj, "subsystem");  
    31. out:  
    32.     return error;  
    33. }  

    device_add_class_symlinks()在device和class直接添加一些软链接。在device目录下创建指向class的subsystem文件，在class目录下创建指向device的同名文件。如果device有父设备，而且device不是块设备分区，则在device目录下建立一个指向父设备的device链接文件。这一点在usb设备和usb接口间很常见。

    1. static void device_remove_class_symlinks(struct device *dev)  
    2. {  
    3.     if (!dev->class)  
    4.         return;  
    5.   
    6. #ifdef CONFIG_SYSFS_DEPRECATED   
    7.     if (dev->parent && device_is_not_partition(dev)) {  
    8.         char *class_name;  
    9.   
    10.         class_name = make_class_name(dev->class->name, &dev->kobj);  
    11.         if (class_name) {  
    12.             sysfs_remove_link(&dev->parent->kobj, class_name);  
    13.             kfree(class_name);  
    14.         }  
    15.         sysfs_remove_link(&dev->kobj, "device");  
    16.     }  
    17.   
    18.     if (dev->kobj.parent != &dev->class->p->class_subsys.kobj &&  
    19.         device_is_not_partition(dev))  
    20.         sysfs_remove_link(&dev->class->p->class_subsys.kobj,  
    21.                   dev_name(dev));  
    22. #else   
    23.     if (dev->parent && device_is_not_partition(dev))  
    24.         sysfs_remove_link(&dev->kobj, "device");  
    25.   
    26.     sysfs_remove_link(&dev->class->p->class_subsys.kobj, dev_name(dev));  
    27. #endif   
    28.   
    29.     sysfs_remove_link(&dev->kobj, "subsystem");  
    30. }  

    device_remove_class_symlinks()删除device和class之间的软链接。

    1. static inline const char *dev_name(const struct device *dev)  
    2. {  
    3.     return kobject_name(&dev->kobj);  
    4. }  
    5.   
    6. int dev_set_name(struct device *dev, const char *fmt, ...)  
    7. {  
    8.     va_list vargs;  
    9.     int err;  
    10.   
    11.     va_start(vargs, fmt);  
    12.     err = kobject_set_name_vargs(&dev->kobj, fmt, vargs);  
    13.     va_end(vargs);  
    14.     return err;  
    15. }  

    dev_name()获得设备名称，dev_set_name()设置设备名称。但这里的dev_set_name()只能在设备未注册前使用。device的名称其实是完全靠dev->kobj管理的。

    1. static struct kobject *device_to_dev_kobj(struct device *dev)  
    2. {  
    3.     struct kobject *kobj;  
    4.   
    5.     if (dev->class)  
    6.         kobj = dev->class->dev_kobj;  
    7.     else  
    8.         kobj = sysfs_dev_char_kobj;  
    9.   
    10.     return kobj;  
    11. }  

    device_to_dev_kobj()为dev选择合适的/sys/dev下的kobject，或者是块设备，或者是字符设备，或者没有。

    1. #define format_dev_t(buffer, dev)                   \   
    2.     ({                              \  
    3.         sprintf(buffer, "%u:%u", MAJOR(dev), MINOR(dev));   \  
    4.         buffer;                         \  
    5.     })  
    6.   
    7. static int device_create_sys_dev_entry(struct device *dev)  
    8. {  
    9.     struct kobject *kobj = device_to_dev_kobj(dev);  
    10.     int error = 0;  
    11.     char devt_str[15];  
    12.   
    13.     if (kobj) {  
    14.         format_dev_t(devt_str, dev->devt);  
    15.         error = sysfs_create_link(kobj, &dev->kobj, devt_str);  
    16.     }  
    17.   
    18.     return error;  
    19. }  
    20.   
    21. static void device_remove_sys_dev_entry(struct device *dev)  
    22. {  
    23.     struct kobject *kobj = device_to_dev_kobj(dev);  
    24.     char devt_str[15];  
    25.   
    26.     if (kobj) {  
    27.         format_dev_t(devt_str, dev->devt);  
    28.         sysfs_remove_link(kobj, devt_str);  
    29.     }  
    30. }  

    device_create_sys_dev_entry()是在/sys/dev相应的目录下建立对设备的软链接。先是通过device_to_dev_kobj()获得父节点的kobj，然后调用sysfs_create_link()建立软链接。

    device_remove_sys_dev_entry()与其操作正相反，删除在/sys/dev下建立的软链接。

    1. int device_private_init(struct device *dev)  
    2. {  
    3.     dev->p = kzalloc(sizeof(*dev->p), GFP_KERNEL);  
    4.     if (!dev->p)  
    5.         return -ENOMEM;  
    6.     dev->p->device = dev;  
    7.     klist_init(&dev->p->klist_children, klist_children_get,  
    8.            klist_children_put);  
    9.     return 0;  
    10. }  

    device_private_init()分配并初始化dev->p。至于空间的释放，是等到释放设备时调用的device_release()中。

    之前的函数比较散乱，或许找不出一个整体的印象。但下面马上就要看到重要的部分了，因为代码终于攒到了爆发的程度！

    1. /** 
    2.  * device_register - register a device with the system. 
    3.  * @dev: pointer to the device structure 
    4.  * 
    5.  * This happens in two clean steps - initialize the device 
    6.  * and add it to the system. The two steps can be called 
    7.  * separately, but this is the easiest and most common. 
    8.  * I.e. you should only call the two helpers separately if 
    9.  * have a clearly defined need to use and refcount the device 
    10.  * before it is added to the hierarchy. 
    11.  * 
    12.  * NOTE: _Never_ directly free @dev after calling this function, even 
    13.  * if it returned an error! Always use put_device() to give up the 
    14.  * reference initialized in this function instead. 
    15.  */  
    16. int device_register(struct device *dev)  
    17. {  
    18.     device_initialize(dev);  
    19.     return device_add(dev);  
    20. }  

    device_register()是提供给外界注册设备的接口。它先是调用device_initialize()初始化dev结构，然后调用device_add()将其加入系统中。但要注意，在调用device_register()注册dev之前，有一些dev结构变量是需要自行设置的。这其中有指明设备位置的struct device *parent,struct bus_type *bus, struct class *class，有指明设备属性的 const char *init_name, struct device_type *type, const struct attribute_group **groups, void (*release)(struct device *dev), dev_t devt，等等。不同设备的使用方法不同，我们留待之后再具体分析。device_initialize()我们已经看过，下面重点看看device_add()是如何实现的。

    1. int device_add(struct device *dev)  
    2. {  
    3.     struct device *parent = NULL;  
    4.     struct class_interface *class_intf;  
    5.     int error = -EINVAL;  
    6.   
    7.     dev = get_device(dev);  
    8.     if (!dev)  
    9.         goto done;  
    10.   
    11.     if (!dev->p) {  
    12.         error = device_private_init(dev);  
    13.         if (error)  
    14.             goto done;  
    15.     }  
    16.   
    17.     /* 
    18.      * for statically allocated devices, which should all be converted 
    19.      * some day, we need to initialize the name. We prevent reading back 
    20.      * the name, and force the use of dev_name() 
    21.      */  
    22.     if (dev->init_name) {  
    23.         dev_set_name(dev, "%s", dev->init_name);  
    24.         dev->init_name = NULL;  
    25.     }  
    26.   
    27.     if (!dev_name(dev))  
    28.         goto name_error;  
    29.   
    30.     pr_debug("device: '%s': %s\n", dev_name(dev), __func__);  
    31.   
    32.     parent = get_device(dev->parent);  
    33.     setup_parent(dev, parent);  
    34.   
    35.     /* use parent numa_node */  
    36.     if (parent)  
    37.         set_dev_node(dev, dev_to_node(parent));  
    38.   
    39.     /* first, register with generic layer. */  
    40.     /* we require the name to be set before, and pass NULL */  
    41.     error = kobject_add(&dev->kobj, dev->kobj.parent, NULL);  
    42.     if (error)  
    43.         goto Error;  
    44.   
    45.     /* notify platform of device entry */  
    46.     if (platform_notify)  
    47.         platform_notify(dev);  
    48.   
    49.     error = device_create_file(dev, &uevent_attr);  
    50.     if (error)  
    51.         goto attrError;  
    52.   
    53.     if (MAJOR(dev->devt)) {  
    54.         error = device_create_file(dev, &devt_attr);  
    55.         if (error)  
    56.             goto ueventattrError;  
    57.   
    58.         error = device_create_sys_dev_entry(dev);  
    59.         if (error)  
    60.             goto devtattrError;  
    61.   
    62.         devtmpfs_create_node(dev);  
    63.     }  
    64.   
    65.     error = device_add_class_symlinks(dev);  
    66.     if (error)  
    67.         goto SymlinkError;  
    68.     error = device_add_attrs(dev);  
    69.     if (error)  
    70.         goto AttrsError;  
    71.     error = bus_add_device(dev);  
    72.     if (error)  
    73.         goto BusError;  
    74.     error = dpm_sysfs_add(dev);  
    75.     if (error)  
    76.         goto DPMError;  
    77.     device_pm_add(dev);  
    78.   
    79.     /* Notify clients of device addition.  This call must come 
    80.      * after dpm_sysf_add() and before kobject_uevent(). 
    81.      */  
    82.     if (dev->bus)  
    83.         blocking_notifier_call_chain(&dev->bus->p->bus_notifier,  
    84.                          BUS_NOTIFY_ADD_DEVICE, dev);  
    85.   
    86.     kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_ADD);  
    87.     bus_probe_device(dev);  
    88.     if (parent)  
    89.         klist_add_tail(&dev->p->knode_parent,  
    90.                    &parent->p->klist_children);  
    91.   
    92.     if (dev->class) {  
    93.         mutex_lock(&dev->class->p->class_mutex);  
    94.         /* tie the class to the device */  
    95.         klist_add_tail(&dev->knode_class,  
    96.                    &dev->class->p->class_devices);  
    97.   
    98.         /* notify any interfaces that the device is here */  
    99.         list_for_each_entry(class_intf,  
    100.                     &dev->class->p->class_interfaces, node)  
    101.             if (class_intf->add_dev)  
    102.                 class_intf->add_dev(dev, class_intf);  
    103.         mutex_unlock(&dev->class->p->class_mutex);  
    104.     }  
    105. done:  
    106.     put_device(dev);  
    107.     return error;  
    108.  DPMError:  
    109.     bus_remove_device(dev);  
    110.  BusError:  
    111.     device_remove_attrs(dev);  
    112.  AttrsError:  
    113.     device_remove_class_symlinks(dev);  
    114.  SymlinkError:  
    115.     if (MAJOR(dev->devt))  
    116.         device_remove_sys_dev_entry(dev);  
    117.  devtattrError:  
    118.     if (MAJOR(dev->devt))  
    119.         device_remove_file(dev, &devt_attr);  
    120.  ueventattrError:  
    121.     device_remove_file(dev, &uevent_attr);  
    122.  attrError:  
    123.     kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_REMOVE);  
    124.     kobject_del(&dev->kobj);  
    125.  Error:  
    126.     cleanup_device_parent(dev);  
    127.     if (parent)  
    128.         put_device(parent);  
    129. name_error:  
    130.     kfree(dev->p);  
    131.     dev->p = NULL;  
    132.     goto done;  
    133. }  

    device_add()将dev加入设备驱动模型。它先是调用get_device(dev)增加dev的引用计数，然后调用device_private_init()分配和初始化dev->p，调用dev_set_name()设置dev名字。然后是准备将dev加入sysfs，先是用get_device(parent)增加对parent的引用计数(无论是直接挂在parent下还是通过一个类层挂在parent下都要增加parent的引用计数），然后调用setup_parent()找到实际要加入的父kobject，通过kobject_add()加入其下。然后是添加属性和属性集合的操作，调用device_create_file()添加uevent属性，调用device_add_attrs()添加device/type/class预定义的属性与属性集合。如果dev有被分配设备号，再用device_create_file()添加dev属性，并用device_create_sys_dev_entry()在/sys/dev下添加相应的软链接，最后调用devtmpfs_create_node()在/dev下创建相应的设备文件。然后调用device_add_class_symlinks()添加dev与class间的软链接，调用bus_add_device()添加dev与bus间的软链接，并将dev挂入bus的设备链表。调用dpm_sysfs_add()增加dev下的power属性集合，调用device_pm_add()将dev加入dpm_list链表。

    调用kobject_uevent()发布KOBJ_ADD消息，调用bus_probe_device()为dev寻找合适的驱动。如果有parent节点，把dev->p->knode_parent挂入parent->p->klist_children链表。如果dev有所属的class，将dev->knode_class挂在class->p->class_devices上，并调用可能的类设备接口的add_dev()方法。可能对于直接在bus上的设备来说，自然可以调用bus_probe_device()查找驱动，而不与总线直接接触的设备，则要靠class来发现驱动，这里的class_interface中的add_dev()方法，就是一个绝好的机会。最后会调用put_device(dev)释放在函数开头增加的引用计数。

    device_add()要做的事很多，但想想每件事都在情理之中。device是设备驱动模型的基本元素，在class、bus、dev、devices中都有它的身影。device_add()要适应各种类型的设备注册，自然会越来越复杂。可以说文件开头定义的内部函数，差不多都是为了这里服务的。

    1. void device_unregister(struct device *dev)  
    2. {  
    3.     pr_debug("device: '%s': %s\n", dev_name(dev), __func__);  
    4.     device_del(dev);  
    5.     put_device(dev);  
    6. }  

    有注册自然又注销。device_unregister()就是用于将dev从系统中注销，并释放创建时产生的引用计数。

    1. void device_del(struct device *dev)  
    2. {  
    3.     struct device *parent = dev->parent;  
    4.     struct class_interface *class_intf;  
    5.   
    6.     /* Notify clients of device removal.  This call must come 
    7.      * before dpm_sysfs_remove(). 
    8.      */  
    9.     if (dev->bus)  
    10.         blocking_notifier_call_chain(&dev->bus->p->bus_notifier,  
    11.                          BUS_NOTIFY_DEL_DEVICE, dev);  
    12.     device_pm_remove(dev);  
    13.     dpm_sysfs_remove(dev);  
    14.     if (parent)  
    15.         klist_del(&dev->p->knode_parent);  
    16.     if (MAJOR(dev->devt)) {  
    17.         devtmpfs_delete_node(dev);  
    18.         device_remove_sys_dev_entry(dev);  
    19.         device_remove_file(dev, &devt_attr);  
    20.     }  
    21.     if (dev->class) {  
    22.         device_remove_class_symlinks(dev);  
    23.   
    24.         mutex_lock(&dev->class->p->class_mutex);  
    25.         /* notify any interfaces that the device is now gone */  
    26.         list_for_each_entry(class_intf,  
    27.                     &dev->class->p->class_interfaces, node)  
    28.             if (class_intf->remove_dev)  
    29.                 class_intf->remove_dev(dev, class_intf);  
    30.         /* remove the device from the class list */  
    31.         klist_del(&dev->knode_class);  
    32.         mutex_unlock(&dev->class->p->class_mutex);  
    33.     }  
    34.     device_remove_file(dev, &uevent_attr);  
    35.     device_remove_attrs(dev);  
    36.     bus_remove_device(dev);  
    37.   
    38.     /* 
    39.      * Some platform devices are driven without driver attached 
    40.      * and managed resources may have been acquired.  Make sure 
    41.      * all resources are released. 
    42.      */  
    43.     devres_release_all(dev);  
    44.   
    45.     /* Notify the platform of the removal, in case they 
    46.      * need to do anything... 
    47.      */  
    48.     if (platform_notify_remove)  
    49.         platform_notify_remove(dev);  
    50.     kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_REMOVE);  
    51.     cleanup_device_parent(dev);  
    52.     kobject_del(&dev->kobj);  
    53.     put_device(parent);  
    54. }  

    device_del()是与device_add()相对的函数，进行实际的将dev从系统中脱离的工作。这其中既有将dev从设备驱动模型各种链表中脱离的工作，又有将dev从sysfs的各个角落删除的工作。大致流程与dev_add()相对，就不一一介绍。

    爆发结束，下面来看一些比较轻松的函数。

    1. /** 
    2.  * device_get_devnode - path of device node file 
    3.  * @dev: device 
    4.  * @mode: returned file access mode 
    5.  * @tmp: possibly allocated string 
    6.  * 
    7.  * Return the relative path of a possible device node. 
    8.  * Non-default names may need to allocate a memory to compose 
    9.  * a name. This memory is returned in tmp and needs to be 
    10.  * freed by the caller. 
    11.  */  
    12. const char *device_get_devnode(struct device *dev,  
    13.                    mode_t *mode, const char **tmp)  
    14. {  
    15.     char *s;  
    16.   
    17.     *tmp = NULL;  
    18.   
    19.     /* the device type may provide a specific name */  
    20.     if (dev->type && dev->type->devnode)  
    21.         *tmp = dev->type->devnode(dev, mode);  
    22.     if (*tmp)  
    23.         return *tmp;  
    24.   
    25.     /* the class may provide a specific name */  
    26.     if (dev->class && dev->class->devnode)  
    27.         *tmp = dev->class->devnode(dev, mode);  
    28.     if (*tmp)  
    29.         return *tmp;  
    30.   
    31.     /* return name without allocation, tmp == NULL */  
    32.     if (strchr(dev_name(dev), '!') == NULL)  
    33.         return dev_name(dev);  
    34.   
    35.     /* replace '!' in the name with '/' */  
    36.     *tmp = kstrdup(dev_name(dev), GFP_KERNEL);  
    37.     if (!*tmp)  
    38.         return NULL;  
    39.     while ((s = strchr(*tmp, '!')))  
    40.         s[0] = '/';  
    41.     return *tmp;  
    42. }  

    device_get_devnode()返回设备的路径名。不过似乎可以由device_type或者class定义一些独特的返回名称。

    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 *p;  
    6.   
    7.     if (n) {  
    8.         p = to_device_private_parent(n);  
    9.         dev = p->device;  
    10.     }  
    11.     return dev;  
    12. }  
    13.   
    14. int device_for_each_child(struct device *parent, void *data,  
    15.               int (*fn)(struct device *dev, void *data))  
    16. {  
    17.     struct klist_iter i;  
    18.     struct device *child;  
    19.     int error = 0;  
    20.   
    21.     if (!parent->p)  
    22.         return 0;  
    23.   
    24.     klist_iter_init(&parent->p->klist_children, &i);  
    25.     while ((child = next_device(&i)) && !error)  
    26.         error = fn(child, data);  
    27.     klist_iter_exit(&i);  
    28.     return error;  
    29. }  
    30.   
    31. struct device *device_find_child(struct device *parent, void *data,  
    32.                  int (*match)(struct device *dev, void *data))  
    33. {  
    34.     struct klist_iter i;  
    35.     struct device *child;  
    36.   
    37.     if (!parent)  
    38.         return NULL;  
    39.   
    40.     klist_iter_init(&parent->p->klist_children, &i);  
    41.     while ((child = next_device(&i)))  
    42.         if (match(child, data) && get_device(child))  
    43.             break;  
    44.     klist_iter_exit(&i);  
    45.     return child;  
    46. }  

    device_for_each_child()对dev下的每个子device，都调用一遍特定的处理函数。

    device_find_child()则是查找dev下特点的子device，查找使用特定的match函数。

    这两个遍历过程都使用了klist特有的遍历函数，支持遍历过程中的节点删除等功能。next_device()则是为了遍历方便封装的一个内部函数。

    下面本该是root_device注册相关的代码。但经过检查，linux内核中使用到的root_device很少见，而且在sysfs中也未能找到一个实际的例子。所以root_device即使还未被弃用，也并非主流，我们将其跳过。

    与kobject和kset类似，device也为我们提供了快速device创建方法，下面就看看吧。

    1. static void device_create_release(struct device *dev)  
    2. {  
    3.     pr_debug("device: '%s': %s\n", dev_name(dev), __func__);  
    4.     kfree(dev);  
    5. }  
    6.   
    7. struct device *device_create_vargs(struct class *class, struct device *parent,  
    8.                    dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt,  
    9.                    va_list args)  
    10. {  
    11.     struct device *dev = NULL;  
    12.     int retval = -ENODEV;  
    13.   
    14.     if (class == NULL || IS_ERR(class))  
    15.         goto error;  
    16.   
    17.     dev = kzalloc(sizeof(*dev), GFP_KERNEL);  
    18.     if (!dev) {  
    19.         retval = -ENOMEM;  
    20.         goto error;  
    21.     }  
    22.   
    23.     dev->devt = devt;  
    24.     dev->class = class;  
    25.     dev->parent = parent;  
    26.     dev->release = device_create_release;  
    27.     dev_set_drvdata(dev, drvdata);  
    28.   
    29.     retval = kobject_set_name_vargs(&dev->kobj, fmt, args);  
    30.     if (retval)  
    31.         goto error;  
    32.   
    33.     retval = device_register(dev);  
    34.     if (retval)  
    35.         goto error;  
    36.   
    37.     return dev;  
    38.   
    39. error:  
    40.     put_device(dev);  
    41.     return ERR_PTR(retval);  
    42. }  
    43.   
    44. struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent,  
    45.                  dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)  
    46. {  
    47.     va_list vargs;  
    48.     struct device *dev;  
    49.   
    50.     va_start(vargs, fmt);  
    51.     dev = device_create_vargs(class, parent, devt, drvdata, fmt, vargs);  
    52.     va_end(vargs);  
    53.     return dev;  
    54. }  

    这里的device_create()提供了一个快速的dev创建注册方法。只是中间没有提供设置device_type的方法，或许是这样的device已经够特立独行了，不需要搞出一类来。

    1. static int __match_devt(struct device *dev, void *data)  
    2. {  
    3.     dev_t *devt = data;  
    4.   
    5.     return dev->devt == *devt;  
    6. }  
    7.   
    8. void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)  
    9. {  
    10.     struct device *dev;  
    11.   
    12.     dev = class_find_device(class, NULL, &devt, __match_devt);  
    13.     if (dev) {  
    14.         put_device(dev);  
    15.         device_unregister(dev);  
    16.     }  
    17. }  

    device_destroy()就是与device_create()相对的注销函数。至于这里为什么会多一个put_device(dev)，也很简单，因为在class_find_device()找到dev时，调用了get_device()。

    1. struct device *class_find_device(struct class *class, struct device *start,  
    2.                  void *data,  
    3.                  int (*match)(struct device *, void *))  
    4. {  
    5.     struct class_dev_iter iter;  
    6.     struct device *dev;  
    7.   
    8.     if (!class)  
    9.         return NULL;  
    10.     if (!class->p) {  
    11.         WARN(1, "%s called for class '%s' before it was initialized",  
    12.              __func__, class->name);  
    13.         return NULL;  
    14.     }  
    15.   
    16.     class_dev_iter_init(&iter, class, start, NULL);  
    17.     while ((dev = class_dev_iter_next(&iter))) {  
    18.         if (match(dev, data)) {  
    19.             get_device(dev);  
    20.             break;  
    21.         }  
    22.     }  
    23.     class_dev_iter_exit(&iter);  
    24.   
    25.     return dev;  
    26. }  

    class_find_device()本来是class.c中的内容，其实现也于之前将的遍历dev->p->klist_children类似，无非是在klist提供的遍历方法上加以封装。但我们这里列出class_find_device()的实现与使用它的device_destroy()，却是为了更好地分析这个调用流程中dev是如何被保护的。它实际上是经历了三个保护手段：首先在class_dev_iter_next()->klist_next()中，是受到struct klist中 spinlock_t k_lock保护的。在找到下一点并解锁之前，就增加了struct klist_node中的struct kref n_ref引用计数。在当前的next()调用完，到下一个next()调用之前，都是受这个增加的引用计数保护的。再看class_find_device()中，使用get_device(dev)增加了dev本身的引用计数保护(当然也要追溯到kobj->kref中)，这是第三种保护。知道device_destroy()中主动调用put_device(dev)才去除了这种保护。

    本来对dev的保护，应该完全是由dev中的引用计数完成的。但实际上这种保护很多时候是间接完成的。例如这里的klist中的自旋锁，klist_node中的引用计数，都不过是为了保持class的设备链表中对dev的引用计数不消失，这是一种间接保护的手段，保证了这中间即使外界主动释放class设备链表对dev的引用计数，dev仍然不会被实际注销。这种曲折的联系，才真正发挥了引用计数的作用，构成设备驱动模型独特的魅力。

    1. int device_rename(struct device *dev, char *new_name)  
    2. {  
    3.     char *old_device_name = NULL;  
    4.     int error;  
    5.   
    6.     dev = get_device(dev);  
    7.     if (!dev)  
    8.         return -EINVAL;  
    9.   
    10.     pr_debug("device: '%s': %s: renaming to '%s'\n", dev_name(dev),  
    11.          __func__, new_name);  
    12. old_device_name = kstrdup(dev_name(dev), GFP_KERNEL);  
    13.     if (!old_device_name) {  
    14.         error = -ENOMEM;  
    15.         goto out;  
    16.     }  
    17.   
    18.     error = kobject_rename(&dev->kobj, new_name);  
    19.     if (error)  
    20.         goto out;  
    21. if (dev->class) {  
    22.         error = sysfs_create_link_nowarn(&dev->class->p->class_subsys.kobj,  
    23.                          &dev->kobj, dev_name(dev));  
    24.         if (error)  
    25.             goto out;  
    26.         sysfs_remove_link(&dev->class->p->class_subsys.kobj,  
    27.                   old_device_name);  
    28.     }  
    29. out:  
    30.     put_device(dev);  
    31.   
    32.     kfree(old_device_name);  
    33.   
    34.     return error;  
    35. }  

    device_rename()是供设备注册后改变名称用的，除了改变/sys/devices下地名称，还改变了/sys/class下地软链接名称。前者很自然，但后者却很难想到。即使简单的地方，经过重重调试，我们也会惊讶于linux的心细如发。

    1. static int device_move_class_links(struct device *dev,  
    2.                    struct device *old_parent,  
    3.                    struct device *new_parent)  
    4. {  
    5.     int error = 0;  
    6.     if (old_parent)  
    7.         sysfs_remove_link(&dev->kobj, "device");  
    8.     if (new_parent)  
    9.         error = sysfs_create_link(&dev->kobj, &new_parent->kobj,  
    10.                       "device");  
    11.     return error;  
    12. #endif   
    13. }  

    device_move_class_links()只是一个内部函数，后面还有操纵它的那只手。这里的device_move_class_links显得很名不副实，并没用操作class中软链接的举动。这很正常，因为在sysfs中软链接是针对kobject来说的，所以即使位置变掉了，软链接还是很很准确地定位。

    1. /** 
    2.  * device_move - moves a device to a new parent 
    3.  * @dev: the pointer to the struct device to be moved 
    4.  * @new_parent: the new parent of the device (can by NULL) 
    5.  * @dpm_order: how to reorder the dpm_list 
    6.  */  
    7. int device_move(struct device *dev, struct device *new_parent,  
    8.         enum dpm_order dpm_order)  
    9. {  
    10.     int error;  
    11.     struct device *old_parent;  
    12.     struct kobject *new_parent_kobj;  
    13.   
    14.     dev = get_device(dev);  
    15.     if (!dev)  
    16.         return -EINVAL;  
    17.   
    18.     device_pm_lock();  
    19.     new_parent = get_device(new_parent);  
    20.     new_parent_kobj = get_device_parent(dev, new_parent);  
    21.   
    22.     pr_debug("device: '%s': %s: moving to '%s'\n", dev_name(dev),  
    23.          __func__, new_parent ? dev_name(new_parent) : "<NULL>");  
    24.     error = kobject_move(&dev->kobj, new_parent_kobj);  
    25.     if (error) {  
    26.         cleanup_glue_dir(dev, new_parent_kobj);  
    27.         put_device(new_parent);  
    28.         goto out;  
    29.     }  
    30.     old_parent = dev->parent;  
    31.     dev->parent = new_parent;  
    32.     if (old_parent)  
    33.         klist_remove(&dev->p->knode_parent);  
    34.     if (new_parent) {  
    35.         klist_add_tail(&dev->p->knode_parent,  
    36.                    &new_parent->p->klist_children);  
    37.         set_dev_node(dev, dev_to_node(new_parent));  
    38.     }  
    39.   
    40.     if (!dev->class)  
    41.         goto out_put;  
    42.     error = device_move_class_links(dev, old_parent, new_parent);  
    43.     if (error) {  
    44.         /* We ignore errors on cleanup since we're hosed anyway... */  
    45.         device_move_class_links(dev, new_parent, old_parent);  
    46.         if (!kobject_move(&dev->kobj, &old_parent->kobj)) {  
    47.             if (new_parent)  
    48.                 klist_remove(&dev->p->knode_parent);  
    49.             dev->parent = old_parent;  
    50.             if (old_parent) {  
    51.                 klist_add_tail(&dev->p->knode_parent,  
    52.                            &old_parent->p->klist_children);  
    53.                 set_dev_node(dev, dev_to_node(old_parent));  
    54.             }  
    55.         }  
    56.         cleanup_glue_dir(dev, new_parent_kobj);  
    57.         put_device(new_parent);  
    58.         goto out;  
    59.     }  
    60.     switch (dpm_order) {  
    61.     case DPM_ORDER_NONE:  
    62.         break;  
    63.     case DPM_ORDER_DEV_AFTER_PARENT:  
    64.         device_pm_move_after(dev, new_parent);  
    65.         break;  
    66.     case DPM_ORDER_PARENT_BEFORE_DEV:  
    67.         device_pm_move_before(new_parent, dev);  
    68.         break;  
    69.     case DPM_ORDER_DEV_LAST:  
    70.         device_pm_move_last(dev);  
    71.         break;  
    72.     }  
    73. out_put:  
    74.     put_device(old_parent);  
    75. out:  
    76.     device_pm_unlock();  
    77.     put_device(dev);  
    78.     return error;  
    79. }  

    device_move()就是将dev移到一个新的parent下。但也有可能这个parent是空的。大部分操作围绕在引用计数上，get_device()，put_device()。而且换了新的parent，到底要加到sysfs中哪个目录下，还要再调用get_device_parent()研究一下。主要的操作就是kobject_move()和device_move_class_links()。因为在sysfs中软链接是针对kobject来说的，所以即使位置变掉了，软链接还是很很准确地定位，所以在/sys/dev、/sys/bus、/sys/class中的软链接都不用变，这实在是sysfs的一大优势。除此之外，device_move()还涉及到电源管理的问题，device移动影响到dev在dpm_list上的位置，我们对此不了解，先忽略之。

    1. void device_shutdown(void)  
    2. {  
    3.     struct device *dev, *devn;  
    4.   
    5.     list_for_each_entry_safe_reverse(dev, devn, &devices_kset->list,  
    6.                 kobj.entry) {  
    7.         if (dev->bus && dev->bus->shutdown) {  
    8.             dev_dbg(dev, "shutdown\n");  
    9.             dev->bus->shutdown(dev);  
    10.         } else if (dev->driver && dev->driver->shutdown) {  
    11.             dev_dbg(dev, "shutdown\n");  
    12.             dev->driver->shutdown(dev);  
    13.         }  
    14.     }  
    15.     kobject_put(sysfs_dev_char_kobj);  
    16.     kobject_put(sysfs_dev_block_kobj);  
    17.     kobject_put(dev_kobj);  
    18.     async_synchronize_full();  
    19. }  

    这个device_shutdown()是在系统关闭时才调用的。它动用了很少使用的devices_kset，从而可以遍历到每个注册到sysfs上的设备，调用相应的总线或驱动定义的shutdown()函数。提起这个，还是在device_initialize()中将dev->kobj->kset统一设为devices_kset的。原来设备虽然有不同的parent，但kset还是一样的。这样我们就能理解/sys/devices下的顶层设备目录是怎么来的，因为没用parent，就在调用kobject_add()时将kset->kobj当成了parent，所以会直接挂在顶层目录下。这样的��录大致有pci0000:00、virtual等等。

    看完了core.c，我有种明白机器人也是由零件组成的的感觉。linux设备驱动模型的大门已经打开了四分之一。随着分析的深入，我们大概也会越来越明白linux的良苦用心。
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