EXPORT_SYMBOL_GPL(get_pirate_beard_color);
Если код ядра конфигурируется для компиляции в виде модуля, то необходимо гарантировать, что все используемые интерфейсы экспортируются. В противном случае будут возникать ошибки компоновщика и загружаемый модуль не будет работать.
Вокруг модулей
В этой главе были рассмотрены особенности написания, сборки, загрузки и выгрузки модулей ядра. Мы обсудили, что такое модули и каким образом ядро операционной системы Linux, несмотря на то что оно является монолитным, может загружать код динамически. Были также рассмотрены параметры модулей и экспортируемые символы. На примере воображаемого модуля ядра (драйвера устройства) управления удочкой был показан процесс написания модуля и процесс добавления к нему различных возможностей, таких как внешние параметры.
В следующей главе будут рассмотрены объекты kobject и файловая система sysfs, которые являются основным интерфейсом к драйверам устройств и, следовательно, к модулям ядра.
Глава 17
Объекты kobject и файловая система sysfs
Унифицированная модель представления устройств — это существенно новая особенность, которая появилась в ядрах серии 2.6. Модель устройств — это единый механизм для представления устройств и описания их топологии в системе. Использование единого представления устройств позволяет получить следующие преимущества.
• Уменьшается дублирование кода.
• Используется механизм для выполнения общих, часто встречающихся функций, таких как счетчики использования.
• Появляется возможность систематизации всех устройств в системе, возможность просмотра состояний устройств и определения, к какой шине то или другое устройство подключено.
• Появляется возможность генерации полной и корректной информации о древовидной структуре всех устройств в системе, включая все шины и соединения.
• Обеспечивается возможность связывания устройств с их драйверами и наоборот.
• Появляется возможность разделения устройств на категории в соответствии с различными классификациями, таких как устройства ввода, без знания физической топологии устройств.
• Обеспечивается возможность просмотра иерархии устройств от листьев к корню и выключения питания устройств в правильном порядке.
Последний пункт был самой первой мотивацией необходимости создания общей модели представления устройств. Для того чтобы реализовать интеллектуальное управление электропитанием в ядре, необходимо построить дерево, которое представляет топологию устройств в системе. Для выключения питания устройств, которые организованы в виде древовидной топологии, ориентированной сверху вниз, ядро должно выключить питание нижних узлов (листьев) перед выключением питания верхних узлов. Например, ядро должно выключить питание USB-мыши перед тем, как выключать питание контроллера шины USB, а питание контроллера шины USB должно быть выключено перед выключением питания шины PCI. Чтобы делать это эффективно и правильно для всей системы, ядру необходимо отслеживать топологию дерева всех устройств в системе.
Объекты kobject
Сердцем модели представления устройств являются объекты kobject, которые представляются с помощью структуры struct kobject, определенной в файле <linux/kobject.h>. Тип kobject аналогичен классу Object таких объектно-ориентированных языков программирования, как С# и Java. Этот тип определяет общую функциональность, такую как счетчик ссылок, имя, указатель на родительский объект, что позволяет создавать объектную иерархию.
Структура, с помощью которой реализованы объекты kobject, имеет следующий вид.
struct kobject {
char *k_name;
char name[KOBJ_NAME_LEN];
struct kref kref;
struct list_head entry;
struct kobject *parent;
struct kset *kset
struct kobj_type *ktype;
struct dentry *dentry;
};
Поле k_name содержит указатель на имя объекта. Если длина имени меньше KOBJ_NAME_LEN, что сейчас составляет 20 байт, то имя хранится в массиве name, a поле kname указывает на первый элемент этого массива. Если длина имени больше KOBJ_NAME_LEN байт, то динамически выделяется буфер, размер которого достаточен для хранения строки символов имени, имя записывается в этот буфер, а поле k_name указывает на него.
Указатель parent указывает на родительский объект данного объекта kobject. Таким образом, с помощью структур kobject может быть создана иерархия объектов в ядре, которая позволяет устанавливать соотношения родства между различными объектами. Как будет видно дальше, с помощью файловой системы sysfs осуществляется представление в пространстве пользователя той иерархии объектов kobject, которая существует в ядре.
Указатель dentry содержит адрес структуры struct dentry, которая представляет этот объект в файловой системе sysfs.
Поля kref, ktype и kset указывают на экземпляры структур, которые используются для поддержки объектов kobject. Поле entry используется совместно с полем kset. Сами эти структуры и их использование будут обсуждаться ниже.
Обычно структуры kobject встраиваются в другие структуры данных и сами по себе не используются. Например, такая важная структура, как struct cdev, имеет поле kobj.
/* структура cdev - объект для представления символьных устройств */
struct cdev {
struct kobject kobj;
struct module *owner;
struct file_operations *ops;
struct list_head list;
dev_t dev;
unsigned int count;
};
Когда структуры kobject встраиваются в другие структуры данных, то последние получают те стандартизированные возможности, которые обеспечиваются структурами kobject. Еще более важно, что структуры, которые содержат в себе объекты kobject, становятся частью объектной иерархии. Например, структура cdev представляется в объектной иерархии с помощью указателя на родительский объект cdev->kobj->parent и списка cdev->kobj->entry.
Типы ktype
Объекты kobject могут быть связаны с определенным типом, который называется ktype. Типы ktype представляются с помощью структуры struct kobj_type, определенной в файле <linux/kobject.h> следующим образом.
struct kobj_type {
void (*release)(struct kobject*);
struct sysfs_ops *sysfs_ops;
struct attribute **default_attrs;
};
Тип ktype имеет простое назначение — представлять общее поведение для некоторого семейства объектов kobject. Вместо того чтобы для каждого отдельного объекта задавать особенности поведения, эти особенности связываются с их полем ktype, и объекты одного "типа" характеризуются одинаковым поведением.
Поле release содержит указатель на деструктор, который вызывается, когда количество ссылок на объект становится равным нулю. Эта функция отвечает за освобождение памяти, связанной с объектом, и за другие операции очистки.