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。
structdevice{structdevice*parent;structdevice_private*p;structkobjectkobj;constchar*init_name;/*initialnameofthedevice*/structdevice_type*type;structsemaphoresem;/*semaphoretosynchronizecallsto*itsdriver.*/structbus_type*bus;/*typeofbusdeviceison*/structdevice_driver*driver;/*whichdriverhasallocatedthisdevice*/void*platform_data;/*Platformspecificdata,devicecoredoesn'ttouchit*/structdev_pm_infopower;#ifdefCONFIG_NUMAintnuma_node;/*NUMAnodethisdeviceiscloseto*/#endifu64*dma_mask;/*dmamask(ifdma'abledevice)*/u64coherent_dma_mask;/*Likedma_mask,butforalloc_coherentmappingsasnotallhardwaresupports64bitaddressesforconsistentallocationssuchdescriptors.*/structdevice_dma_parameters*dma_parms;structlist_headdma_pools;/*dmapools(ifdma'ble)*/structdma_coherent_mem*dma_mem;/*internalforcoherentmemoverride*//*archspecificadditions*/structdev_archdataarchdata;dev_tdevt;/*dev_t,createsthesysfs"dev"*/spinlock_tdevres_lock;structlist_headdevres_head;structklist_nodeknode_class;structclass*class;conststructattribute_group**groups;/*optionalgroups*/void(*release)(structdevice*dev);};
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。
structdevice_private{structklistklist_children;structklist_nodeknode_parent;structklist_nodeknode_driver;structklist_nodeknode_bus;void*driver_data;structdevice*device;};#defineto_device_private_parent(obj)\container_of(obj,structdevice_private,knode_parent)#defineto_device_private_driver(obj)\container_of(obj,structdevice_private,knode_driver)#defineto_device_private_bus(obj)\container_of(obj,structdevice_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。
/**Thetypeofdevice,"structdevice"isembeddedin.Aclass*orbuscancontaindevicesofdifferenttypes*like"partitions"and"disks","mouse"and"event".*Thisidentifiesthedevicetypeandcarriestype-specific*information,equivalenttothekobj_typeofakobject.*If"name"isspecified,theueventwillcontainitin*theDEVTYPEvariable.*/structdevice_type{constchar*name;conststructattribute_group**groups;int(*uevent)(structdevice*dev,structkobj_uevent_env*env);char*(*devnode)(structdevice*dev,mode_t*mode);void(*release)(structdevice*dev);conststructdev_pm_ops*pm;};
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。
/*interfaceforexportingdeviceattributes*/structdevice_attribute{structattributeattr;ssize_t(*show)(structdevice*dev,structdevice_attribute*attr,char*buf);ssize_t(*store)(structdevice*dev,structdevice_attribute*attr,constchar*buf,size_tcount);};#defineDEVICE_ATTR(_name,_mode,_show,_store)\structdevice_attributedev_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。
int__initdevices_init(void){devices_kset=kset_create_and_add("devices",&device_uevent_ops,NULL);if(!devices_kset)return-ENOMEM;dev_kobj=kobject_create_and_add("dev",NULL);if(!dev_kobj)gotodev_kobj_err;sysfs_dev_block_kobj=kobject_create_and_add("block",dev_kobj);if(!sysfs_dev_block_kobj)gotoblock_kobj_err;sysfs_dev_char_kobj=kobject_create_and_add("char",dev_kobj);if(!sysfs_dev_char_kobj)gotochar_kobj_err;return0;char_kobj_err:kobject_put(sysfs_dev_block_kobj);block_kobj_err:kobject_put(dev_kobj);dev_kobj_err:kset_unregister(devices_kset);return-ENOMEM;}
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。
staticssize_tdev_attr_show(structkobject*kobj,structattribute*attr,char*buf){structdevice_attribute*dev_attr=to_dev_attr(attr);structdevice*dev=to_dev(kobj);ssize_tret=-EIO;if(dev_attr->show)ret=dev_attr->show(dev,dev_attr,buf);if(ret>=(ssize_t)PAGE_SIZE){print_symbol("dev_attr_show:%sreturnedbadcount\n",(unsignedlong)dev_attr->show);}returnret;}staticssize_tdev_attr_store(structkobject*kobj,structattribute*attr,constchar*buf,size_tcount){structdevice_attribute*dev_attr=to_dev_attr(attr);structdevice*dev=to_dev(kobj);ssize_tret=-EIO;if(dev_attr->store)ret=dev_attr->store(dev,dev_attr,buf,count);returnret;}staticstructsysfs_opsdev_sysfs_ops={.show=dev_attr_show,.store=dev_attr_store,};
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。
staticvoiddevice_release(structkobject*kobj){structdevice*dev=to_dev(kobj);structdevice_private*p=dev->p;if(dev->release)dev->release(dev);elseif(dev->type&&dev->type->release)dev->type->release(dev);elseif(dev->class&&dev->class->dev_release)dev->class->dev_release(dev);elseWARN(1,KERN_ERR"Device'%s'doesnothavearelease()""function,itisbrokenandmustbefixed.\n",dev_name(dev));kfree(p);}staticstructkobj_typedevice_ktype={.release=device_release,.sysfs_ops=&dev_sysfs_ops,};
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。
staticintdev_uevent_filter(structkset*kset,structkobject*kobj){structkobj_type*ktype=get_ktype(kobj);if(ktype==&device_ktype){structdevice*dev=to_dev(kobj);if(dev->bus)return1;if(dev->class)return1;}return0;}staticconstchar*dev_uevent_name(structkset*kset,structkobject*kobj){structdevice*dev=to_dev(kobj);if(dev->bus)returndev->bus->name;if(dev->class)returndev->class->name;returnNULL;}staticintdev_uevent(structkset*kset,structkobject*kobj,structkobj_uevent_env*env){structdevice*dev=to_dev(kobj);intretval=0;/*adddevicenodepropertiesifpresent*/if(MAJOR(dev->devt)){constchar*tmp;constchar*name;mode_tmode=0;add_uevent_var(env,"MAJOR=%u",MAJOR(dev->devt));add_uevent_var(env,"MINOR=%u",MINOR(dev->devt));name=device_get_devnode(dev,&mode,&tmp);if(name){add_uevent_var(env,"DEVNAME=%s",name);kfree(tmp);if(mode)add_uevent_var(env,"DEVMODE=%#o",mode&0777);}}if(dev->type&&dev->type->name)add_uevent_var(env,"DEVTYPE=%s",dev->type->name);if(dev->driver)add_uevent_var(env,"DRIVER=%s",dev->driver->name);#ifdefCONFIG_SYSFS_DEPRECATEDif(dev->class){structdevice*parent=dev->parent;/*findfirstbusdeviceinparentchain*/while(parent&&!parent->bus)parent=parent->parent;if(parent&&parent->bus){constchar*path;path=kobject_get_path(&parent->kobj,GFP_KERNEL);if(path){add_uevent_var(env,"PHYSDEVPATH=%s",path);kfree(path);}add_uevent_var(env,"PHYSDEVBUS=%s",parent->bus->name);if(parent->driver)add_uevent_var(env,"PHYSDEVDRIVER=%s",parent->driver->name);}}elseif(dev->bus){add_uevent_var(env,"PHYSDEVBUS=%s",dev->bus->name);if(dev->driver)add_uevent_var(env,"PHYSDEVDRIVER=%s",dev->driver->name);}#endif/*havethebusspecificfunctionadditsstuff*/if(dev->bus&&dev->bus->uevent){retval=dev->bus->uevent(dev,env);if(retval)pr_debug("device:'%s':%s:busuevent()returned%d\n",dev_name(dev),__func__,retval);}/*havetheclassspecificfunctionadditsstuff*/if(dev->class&&dev->class->dev_uevent){retval=dev->class->dev_uevent(dev,env);if(retval)pr_debug("device:'%s':%s:classuevent()""returned%d\n",dev_name(dev),__func__,retval);}/*havethedevicetypespecificfuctionadditsstuff*/if(dev->type&&dev->type->uevent){retval=dev->type->uevent(dev,env);if(retval)pr_debug("device:'%s':%s:dev_typeuevent()""returned%d\n",dev_name(dev),__func__,retval);}returnretval;}staticstructkset_uevent_opsdevice_uevent_ops={.filter=dev_uevent_filter,.name=dev_uevent_name,.uevent=dev_uevent,};
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。
staticssize_tshow_uevent(structdevice*dev,structdevice_attribute*attr,char*buf){structkobject*top_kobj;structkset*kset;structkobj_uevent_env*env=NULL;inti;size_tcount=0;intretval;/*searchthekset,thedevicebelongsto*/top_kobj=&dev->kobj;while(!top_kobj->kset&&top_kobj->parent)top_kobj=top_kobj->parent;if(!top_kobj->kset)gotoout;kset=top_kobj->kset;if(!kset->uevent_ops||!kset->uevent_ops->uevent)gotoout;/*respectfilter*/if(kset->uevent_ops&&kset->uevent_ops->filter)if(!kset->uevent_ops->filter(kset,&dev->kobj))gotoout;env=kzalloc(sizeof(structkobj_uevent_env),GFP_KERNEL);if(!env)return-ENOMEM;/*lettheksetspecificfunctionadditskeys*/retval=kset->uevent_ops->uevent(kset,&dev->kobj,env);if(retval)gotoout;/*copykeystofile*/for(i=0;i<env->envp_idx;i++)count+=sprintf(&buf[count],"%s\n",env->envp[i]);out:kfree(env);returncount;}staticssize_tstore_uevent(structdevice*dev,structdevice_attribute*attr,constchar*buf,size_tcount){enumkobject_actionaction;if(kobject_action_type(buf,count,&action)==0){kobject_uevent(&dev->kobj,action);gotoout;}dev_err(dev,"uevent:unsupportedaction-string;thiswill""beignoredinafuturekernelversion\n");kobject_uevent(&dev->kobj,KOBJ_ADD);out:returncount;}staticstructdevice_attributeuevent_attr=__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。
staticintdevice_add_attributes(structdevice*dev,structdevice_attribute*attrs){interror=0;inti;if(attrs){for(i=0;attr_name(attrs[i]);i++){error=device_create_file(dev,&attrs[i]);if(error)break;}if(error)while(--i>=0)device_remove_file(dev,&attrs[i]);}returnerror;}staticvoiddevice_remove_attributes(structdevice*dev,structdevice_attribute*attrs){inti;if(attrs)for(i=0;attr_name(attrs[i]);i++)device_remove_file(dev,&attrs[i]);}staticintdevice_add_groups(structdevice*dev,conststructattribute_group**groups){interror=0;inti;if(groups){for(i=0;groups[i];i++){error=sysfs_create_group(&dev->kobj,groups[i]);if(error){while(--i>=0)sysfs_remove_group(&dev->kobj,groups[i]);break;}}}returnerror;}staticvoiddevice_remove_groups(structdevice*dev,conststructattribute_group**groups){inti;if(groups)for(i=0;groups[i];i++)sysfs_remove_group(&dev->kobj,groups[i]);}
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。
staticintdevice_add_attrs(structdevice*dev){structclass*class=dev->class;structdevice_type*type=dev->type;interror;if(class){error=device_add_attributes(dev,class->dev_attrs);if(error)returnerror;}if(type){error=device_add_groups(dev,type->groups);if(error)gotoerr_remove_class_attrs;}error=device_add_groups(dev,dev->groups);if(error)gotoerr_remove_type_groups;return0;err_remove_type_groups:if(type)device_remove_groups(dev,type->groups);err_remove_class_attrs:if(class)device_remove_attributes(dev,class->dev_attrs);returnerror;}staticvoiddevice_remove_attrs(structdevice*dev){structclass*class=dev->class;structdevice_type*type=dev->type;device_remove_groups(dev,dev->groups);if(type)device_remove_groups(dev,type->groups);if(class)device_remove_attributes(dev,class->dev_attrs);}
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。
#defineprint_dev_t(buffer,dev)\sprintf((buffer),"%u:%u\n",MAJOR(dev),MINOR(dev))staticssize_tshow_dev(structdevice*dev,structdevice_attribute*attr,char*buf){returnprint_dev_t(buf,dev->devt);}staticstructdevice_attributedevt_attr=__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。
/***device_create_file-createsysfsattributefilefordevice.*@dev:device.*@attr:deviceattributedescriptor.*/intdevice_create_file(structdevice*dev,structdevice_attribute*attr){interror=0;if(dev)error=sysfs_create_file(&dev->kobj,&attr->attr);returnerror;}/***device_remove_file-removesysfsattributefile.*@dev:device.*@attr:deviceattributedescriptor.*/voiddevice_remove_file(structdevice*dev,structdevice_attribute*attr){if(dev)sysfs_remove_file(&dev->kobj,&attr->attr);}/***device_create_bin_file-createsysfsbinaryattributefilefordevice.*@dev:device.*@attr:devicebinaryattributedescriptor.*/intdevice_create_bin_file(structdevice*dev,structbin_attribute*attr){interror=-EINVAL;if(dev)error=sysfs_create_bin_file(&dev->kobj,attr);returnerror;}/***device_remove_bin_file-removesysfsbinaryattributefile*@dev:device.*@attr:devicebinaryattributedescriptor.*/voiddevice_remove_bin_file(structdevice*dev,structbin_attribute*attr){if(dev)sysfs_remove_bin_file(&dev->kobj,attr);}intdevice_schedule_callback_owner(structdevice*dev,void(*func)(structdevice*),structmodule*owner){returnsysfs_schedule_callback(&dev->kobj,(void(*)(void*))func,dev,owner);}
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。
staticvoidklist_children_get(structklist_node*n){structdevice_private*p=to_device_private_parent(n);structdevice*dev=p->device;get_device(dev);}staticvoidklist_children_put(structklist_node*n){structdevice_private*p=to_device_private_parent(n);structdevice*dev=p->device;put_device(dev);}
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。
structdevice*get_device(structdevice*dev){returndev?to_dev(kobject_get(&dev->kobj)):NULL;}/***put_device-decrementreferencecount.*@dev:deviceinquestion.*/voidput_device(structdevice*dev){/*might_sleep();*/if(dev)kobject_put(&dev->kobj);}
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。
voiddevice_initialize(structdevice*dev){dev->kobj.kset=devices_kset;kobject_init(&dev->kobj,&device_ktype);INIT_LIST_HEAD(&dev->dma_pools);init_MUTEX(&dev->sem);spin_lock_init(&dev->devres_lock);INIT_LIST_HEAD(&dev->devres_head);device_init_wakeup(dev,0);device_pm_init(dev);set_dev_node(dev,-1);}
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。
staticstructkobject*virtual_device_parent(structdevice*dev){staticstructkobject*virtual_dir=NULL;if(!virtual_dir)virtual_dir=kobject_create_and_add("virtual",&devices_kset->kobj);returnvirtual_dir;}staticstructkobject*get_device_parent(structdevice*dev,structdevice*parent){intretval;if(dev->class){structkobject*kobj=NULL;structkobject*parent_kobj;structkobject*k;/**Ifwehavenoparent,welivein"virtual".*Class-deviceswithanonclass-deviceasparent,live*ina"glue"directorytopreventnamespacecollisions.*/if(parent==NULL)parent_kobj=virtual_device_parent(dev);elseif(parent->class)return&parent->kobj;elseparent_kobj=&parent->kobj;/*findourclass-directoryattheparentandreferenceit*/spin_lock(&dev->class->p->class_dirs.list_lock);list_for_each_entry(k,&dev->class->p->class_dirs.list,entry)if(k->parent==parent_kobj){kobj=kobject_get(k);break;}spin_unlock(&dev->class->p->class_dirs.list_lock);if(kobj)returnkobj;/*orcreateanewclass-directoryattheparentdevice*/k=kobject_create();if(!k)returnNULL;k->kset=&dev->class->p->class_dirs;retval=kobject_add(k,parent_kobj,"%s",dev->class->name);if(retval<0){kobject_put(k);returnNULL;}/*donotemitanueventforthissimple"glue"directory*/returnk;}if(parent)return&parent->kobj;returnNULL;}
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。
staticvoidcleanup_glue_dir(structdevice*dev,structkobject*glue_dir){/*seeifweliveina"glue"directory*/if(!glue_dir||!dev->class||glue_dir->kset!=&dev->class->p->class_dirs)return;kobject_put(glue_dir);}staticvoidcleanup_device_parent(structdevice*dev){cleanup_glue_dir(dev,dev->kobj.parent);}
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。
staticvoidsetup_parent(structdevice*dev,structdevice*parent){structkobject*kobj;kobj=get_device_parent(dev,parent);if(kobj)dev->kobj.parent=kobj;}
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。
staticintdevice_add_class_symlinks(structdevice*dev){interror;if(!dev->class)return0;error=sysfs_create_link(&dev->kobj,&dev->class->p->class_subsys.kobj,"subsystem");if(error)gotoout;/*linkintheclassdirectorypointingtothedevice*/error=sysfs_create_link(&dev->class->p->class_subsys.kobj,&dev->kobj,dev_name(dev));if(error)gotoout_subsys;if(dev->parent&&device_is_not_partition(dev)){error=sysfs_create_link(&dev->kobj,&dev->parent->kobj,"device");if(error)gotoout_busid;}return0;out_busid:sysfs_remove_link(&dev->class->p->class_subsys.kobj,dev_name(dev));out_subsys:sysfs_remove_link(&dev->kobj,"subsystem");out:returnerror;}
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。
staticvoiddevice_remove_class_symlinks(structdevice*dev){if(!dev->class)return;#ifdefCONFIG_SYSFS_DEPRECATEDif(dev->parent&&device_is_not_partition(dev)){char*class_name;class_name=make_class_name(dev->class->name,&dev->kobj);if(class_name){sysfs_remove_link(&dev->parent->kobj,class_name);kfree(class_name);}sysfs_remove_link(&dev->kobj,"device");}if(dev->kobj.parent!=&dev->class->p->class_subsys.kobj&&device_is_not_partition(dev))sysfs_remove_link(&dev->class->p->class_subsys.kobj,dev_name(dev));#elseif(dev->parent&&device_is_not_partition(dev))sysfs_remove_link(&dev->kobj,"device");sysfs_remove_link(&dev->class->p->class_subsys.kobj,dev_name(dev));#endifsysfs_remove_link(&dev->kobj,"subsystem");}
device_remove_class_symlinks()删除device和class之间的软链接。
staticinlineconstchar*dev_name(conststructdevice*dev){returnkobject_name(&dev->kobj);}intdev_set_name(structdevice*dev,constchar*fmt,...){va_listvargs;interr;va_start(vargs,fmt);err=kobject_set_name_vargs(&dev->kobj,fmt,vargs);va_end(vargs);returnerr;}
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。
staticstructkobject*device_to_dev_kobj(structdevice*dev){structkobject*kobj;if(dev->class)kobj=dev->class->dev_kobj;elsekobj=sysfs_dev_char_kobj;returnkobj;}
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。
#defineformat_dev_t(buffer,dev)\({\sprintf(buffer,"%u:%u",MAJOR(dev),MINOR(dev));\buffer;\})staticintdevice_create_sys_dev_entry(structdevice*dev){structkobject*kobj=device_to_dev_kobj(dev);interror=0;chardevt_str[15];if(kobj){format_dev_t(devt_str,dev->devt);error=sysfs_create_link(kobj,&dev->kobj,devt_str);}returnerror;}staticvoiddevice_remove_sys_dev_entry(structdevice*dev){structkobject*kobj=device_to_dev_kobj(dev);chardevt_str[15];if(kobj){format_dev_t(devt_str,dev->devt);sysfs_remove_link(kobj,devt_str);}}
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。
intdevice_private_init(structdevice*dev){dev->p=kzalloc(sizeof(*dev->p),GFP_KERNEL);if(!dev->p)return-ENOMEM;dev->p->device=dev;klist_init(&dev->p->klist_children,klist_children_get,klist_children_put);return0;}
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！
/***device_register-registeradevicewiththesystem.*@dev:pointertothedevicestructure**Thishappensintwocleansteps-initializethedevice*andaddittothesystem.Thetwostepscanbecalled*separately,butthisistheeasiestandmostcommon.*I.e.youshouldonlycallthetwohelpersseparatelyif*haveaclearlydefinedneedtouseandrefcountthedevice*beforeitisaddedtothehierarchy.**NOTE:_Never_directlyfree@devaftercallingthisfunction,even*ifitreturnedanerror!Alwaysuseput_device()togiveupthe*referenceinitializedinthisfunctioninstead.*/intdevice_register(structdevice*dev){device_initialize(dev);returndevice_add(dev);}
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。
intdevice_add(structdevice*dev){structdevice*parent=NULL;structclass_interface*class_intf;interror=-EINVAL;dev=get_device(dev);if(!dev)gotodone;if(!dev->p){error=device_private_init(dev);if(error)gotodone;}/**forstaticallyallocateddevices,whichshouldallbeconverted*someday,weneedtoinitializethename.Wepreventreadingback*thename,andforcetheuseofdev_name()*/if(dev->init_name){dev_set_name(dev,"%s",dev->init_name);dev->init_name=NULL;}if(!dev_name(dev))gotoname_error;pr_debug("device:'%s':%s\n",dev_name(dev),__func__);parent=get_device(dev->parent);setup_parent(dev,parent);/*useparentnuma_node*/if(parent)set_dev_node(dev,dev_to_node(parent));/*first,registerwithgenericlayer.*//*werequirethenametobesetbefore,andpassNULL*/error=kobject_add(&dev->kobj,dev->kobj.parent,NULL);if(error)gotoError;/*notifyplatformofdeviceentry*/if(platform_notify)platform_notify(dev);error=device_create_file(dev,&uevent_attr);if(error)gotoattrError;if(MAJOR(dev->devt)){error=device_create_file(dev,&devt_attr);if(error)gotoueventattrError;error=device_create_sys_dev_entry(dev);if(error)gotodevtattrError;devtmpfs_create_node(dev);}error=device_add_class_symlinks(dev);if(error)gotoSymlinkError;error=device_add_attrs(dev);if(error)gotoAttrsError;error=bus_add_device(dev);if(error)gotoBusError;error=dpm_sysfs_add(dev);if(error)gotoDPMError;device_pm_add(dev);/*Notifyclientsofdeviceaddition.Thiscallmustcome*afterdpm_sysf_add()andbeforekobject_uevent().*/if(dev->bus)blocking_notifier_call_chain(&dev->bus->p->bus_notifier,BUS_NOTIFY_ADD_DEVICE,dev);kobject_uevent(&dev->kobj,KOBJ_ADD);bus_probe_device(dev);if(parent)klist_add_tail(&dev->p->knode_parent,&parent->p->klist_children);if(dev->class){mutex_lock(&dev->class->p->class_mutex);/*tietheclasstothedevice*/klist_add_tail(&dev->knode_class,&dev->class->p->class_devices);/*notifyanyinterfacesthatthedeviceishere*/list_for_each_entry(class_intf,&dev->class->p->class_interfaces,node)if(class_intf->add_dev)class_intf->add_dev(dev,class_intf);mutex_unlock(&dev->class->p->class_mutex);}done:put_device(dev);returnerror;DPMError:bus_remove_device(dev);BusError:device_remove_attrs(dev);AttrsError:device_remove_class_symlinks(dev);SymlinkError:if(MAJOR(dev->devt))device_remove_sys_dev_entry(dev);devtattrError:if(MAJOR(dev->devt))device_remove_file(dev,&devt_attr);ueventattrError:device_remove_file(dev,&uevent_attr);attrError:kobject_uevent(&dev->kobj,KOBJ_REMOVE);kobject_del(&dev->kobj);Error:cleanup_device_parent(dev);if(parent)put_device(parent);name_error:kfree(dev->p);dev->p=NULL;gotodone;}
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。
voiddevice_unregister(structdevice*dev){pr_debug("device:'%s':%s\n",dev_name(dev),__func__);device_del(dev);put_device(dev);}
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。
voiddevice_del(structdevice*dev){structdevice*parent=dev->parent;structclass_interface*class_intf;/*Notifyclientsofdeviceremoval.Thiscallmustcome*beforedpm_sysfs_remove().*/if(dev->bus)blocking_notifier_call_chain(&dev->bus->p->bus_notifier,BUS_NOTIFY_DEL_DEVICE,dev);device_pm_remove(dev);dpm_sysfs_remove(dev);if(parent)klist_del(&dev->p->knode_parent);if(MAJOR(dev->devt)){devtmpfs_delete_node(dev);device_remove_sys_dev_entry(dev);device_remove_file(dev,&devt_attr);}if(dev->class){device_remove_class_symlinks(dev);mutex_lock(&dev->class->p->class_mutex);/*notifyanyinterfacesthatthedeviceisnowgone*/list_for_each_entry(class_intf,&dev->class->p->class_interfaces,node)if(class_intf->remove_dev)class_intf->remove_dev(dev,class_intf);/*removethedevicefromtheclasslist*/klist_del(&dev->knode_class);mutex_unlock(&dev->class->p->class_mutex);}device_remove_file(dev,&uevent_attr);device_remove_attrs(dev);bus_remove_device(dev);/**Someplatformdevicesaredrivenwithoutdriverattached*andmanagedresourcesmayhavebeenacquired.Makesure*allresourcesarereleased.*/devres_release_all(dev);/*Notifytheplatformoftheremoval,incasethey*needtodoanything...*/if(platform_notify_remove)platform_notify_remove(dev);kobject_uevent(&dev->kobj,KOBJ_REMOVE);cleanup_device_parent(dev);kobject_del(&dev->kobj);put_device(parent);}
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。
/***device_get_devnode-pathofdevicenodefile*@dev:device*@mode:returnedfileaccessmode*@tmp:possiblyallocatedstring**Returntherelativepathofapossibledevicenode.*Non-defaultnamesmayneedtoallocateamemorytocompose*aname.Thismemoryisreturnedintmpandneedstobe*freedbythecaller.*/constchar*device_get_devnode(structdevice*dev,mode_t*mode,constchar**tmp){char*s;*tmp=NULL;/*thedevicetypemayprovideaspecificname*/if(dev->type&&dev->type->devnode)*tmp=dev->type->devnode(dev,mode);if(*tmp)return*tmp;/*theclassmayprovideaspecificname*/if(dev->class&&dev->class->devnode)*tmp=dev->class->devnode(dev,mode);if(*tmp)return*tmp;/*returnnamewithoutallocation,tmp==NULL*/if(strchr(dev_name(dev),'!')==NULL)returndev_name(dev);/*replace'!'inthenamewith'/'*/*tmp=kstrdup(dev_name(dev),GFP_KERNEL);if(!*tmp)returnNULL;while((s=strchr(*tmp,'!')))s[0]='/';return*tmp;}
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。
staticstructdevice*next_device(structklist_iter*i){structklist_node*n=klist_next(i);structdevice*dev=NULL;structdevice_private*p;if(n){p=to_device_private_parent(n);dev=p->device;}returndev;}intdevice_for_each_child(structdevice*parent,void*data,int(*fn)(structdevice*dev,void*data)){structklist_iteri;structdevice*child;interror=0;if(!parent->p)return0;klist_iter_init(&parent->p->klist_children,&i);while((child=next_device(&i))&&!error)error=fn(child,data);klist_iter_exit(&i);returnerror;}structdevice*device_find_child(structdevice*parent,void*data,int(*match)(structdevice*dev,void*data)){structklist_iteri;structdevice*child;if(!parent)returnNULL;klist_iter_init(&parent->p->klist_children,&i);while((child=next_device(&i)))if(match(child,data)&&get_device(child))break;klist_iter_exit(&i);returnchild;}
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。
staticvoiddevice_create_release(structdevice*dev){pr_debug("device:'%s':%s\n",dev_name(dev),__func__);kfree(dev);}structdevice*device_create_vargs(structclass*class,structdevice*parent,dev_tdevt,void*drvdata,constchar*fmt,va_listargs){structdevice*dev=NULL;intretval=-ENODEV;if(class==NULL||IS_ERR(class))gotoerror;dev=kzalloc(sizeof(*dev),GFP_KERNEL);if(!dev){retval=-ENOMEM;gotoerror;}dev->devt=devt;dev->class=class;dev->parent=parent;dev->release=device_create_release;dev_set_drvdata(dev,drvdata);retval=kobject_set_name_vargs(&dev->kobj,fmt,args);if(retval)gotoerror;retval=device_register(dev);if(retval)gotoerror;returndev;error:put_device(dev);returnERR_PTR(retval);}structdevice*device_create(structclass*class,structdevice*parent,dev_tdevt,void*drvdata,constchar*fmt,...){va_listvargs;structdevice*dev;va_start(vargs,fmt);dev=device_create_vargs(class,parent,devt,drvdata,fmt,vargs);va_end(vargs);returndev;}
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。
staticint__match_devt(structdevice*dev,void*data){dev_t*devt=data;returndev->devt==*devt;}voiddevice_destroy(structclass*class,dev_tdevt){structdevice*dev;dev=class_find_device(class,NULL,&devt,__match_devt);if(dev){put_device(dev);device_unregister(dev);}}
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()。
structdevice*class_find_device(structclass*class,structdevice*start,void*data,int(*match)(structdevice*,void*)){structclass_dev_iteriter;structdevice*dev;if(!class)returnNULL;if(!class->p){WARN(1,"%scalledforclass'%s'beforeitwasinitialized",__func__,class->name);returnNULL;}class_dev_iter_init(&iter,class,start,NULL);while((dev=class_dev_iter_next(&iter))){if(match(dev,data)){get_device(dev);break;}}class_dev_iter_exit(&iter);returndev;}
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。
intdevice_rename(structdevice*dev,char*new_name){char*old_device_name=NULL;interror;dev=get_device(dev);if(!dev)return-EINVAL;pr_debug("device:'%s':%s:renamingto'%s'\n",dev_name(dev),__func__,new_name);old_device_name=kstrdup(dev_name(dev),GFP_KERNEL);if(!old_device_name){error=-ENOMEM;gotoout;}error=kobject_rename(&dev->kobj,new_name);if(error)gotoout;if(dev->class){error=sysfs_create_link_nowarn(&dev->class->p->class_subsys.kobj,&dev->kobj,dev_name(dev));if(error)gotoout;sysfs_remove_link(&dev->class->p->class_subsys.kobj,old_device_name);}out:put_device(dev);kfree(old_device_name);returnerror;}
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。
staticintdevice_move_class_links(structdevice*dev,structdevice*old_parent,structdevice*new_parent){interror=0;if(old_parent)sysfs_remove_link(&dev->kobj,"device");if(new_parent)error=sysfs_create_link(&dev->kobj,&new_parent->kobj,"device");returnerror;#endif}
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。
/***device_move-movesadevicetoanewparent*@dev:thepointertothestructdevicetobemoved*@new_parent:thenewparentofthedevice(canbyNULL)*@dpm_order:howtoreorderthedpm_list*/intdevice_move(structdevice*dev,structdevice*new_parent,enumdpm_orderdpm_order){interror;structdevice*old_parent;structkobject*new_parent_kobj;dev=get_device(dev);if(!dev)return-EINVAL;device_pm_lock();new_parent=get_device(new_parent);new_parent_kobj=get_device_parent(dev,new_parent);pr_debug("device:'%s':%s:movingto'%s'\n",dev_name(dev),__func__,new_parent?dev_name(new_parent):"<NULL>");error=kobject_move(&dev->kobj,new_parent_kobj);if(error){cleanup_glue_dir(dev,new_parent_kobj);put_device(new_parent);gotoout;}old_parent=dev->parent;dev->parent=new_parent;if(old_parent)klist_remove(&dev->p->knode_parent);if(new_parent){klist_add_tail(&dev->p->knode_parent,&new_parent->p->klist_children);set_dev_node(dev,dev_to_node(new_parent));}if(!dev->class)gotoout_put;error=device_move_class_links(dev,old_parent,new_parent);if(error){/*Weignoreerrorsoncleanupsincewe'rehosedanyway...*/device_move_class_links(dev,new_parent,old_parent);if(!kobject_move(&dev->kobj,&old_parent->kobj)){if(new_parent)klist_remove(&dev->p->knode_parent);dev->parent=old_parent;if(old_parent){klist_add_tail(&dev->p->knode_parent,&old_parent->p->klist_children);set_dev_node(dev,dev_to_node(old_parent));}}cleanup_glue_dir(dev,new_parent_kobj);put_device(new_parent);gotoout;}switch(dpm_order){caseDPM_ORDER_NONE:break;caseDPM_ORDER_DEV_AFTER_PARENT:device_pm_move_after(dev,new_parent);break;caseDPM_ORDER_PARENT_BEFORE_DEV:device_pm_move_before(new_parent,dev);break;caseDPM_ORDER_DEV_LAST:device_pm_move_last(dev);break;}out_put:put_device(old_parent);out:device_pm_unlock();put_device(dev);returnerror;}
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。
voiddevice_shutdown(void){structdevice*dev,*devn;list_for_each_entry_safe_reverse(dev,devn,&devices_kset->list,kobj.entry){if(dev->bus&&dev->bus->shutdown){dev_dbg(dev,"shutdown\n");dev->bus->shutdown(dev);}elseif(dev->driver&&dev->driver->shutdown){dev_dbg(dev,"shutdown\n");dev->driver->shutdown(dev);}}kobject_put(sysfs_dev_char_kobj);kobject_put(sysfs_dev_block_kobj);kobject_put(dev_kobj);async_synchronize_full();}
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。
