Во-вторых, данные файловой системы sysfs должны быть организованы в виде четкой иерархии. Для этого необходимо правильно разрабатывать связи "родитель- потомок" объектов kobject. Связывать атрибуты с объектами kobject необходимо с учетом того, что эта иерархия объектов существует не только в ядре, но и экспортируется в пространство пользователя. Структуру файловой системы sysfs необходимо поддерживать в четком виде!
Наконец, необходимо помнить, что файловая система sysfs является службой ядра и в некотором роде интерфейсом ядра к прикладным программам (Application Binary Interface, ABT). Пользовательские программы должны разрабатываться в соответствии с наличием, положением, содержимым и поведением каталогов и файлов на файловой системе sysfs. Изменение положения существующих файлов крайне не рекомендуется, а изменение поведения атрибутов, без изменения их имени или положения, может привести к серьезным проблемам.
Эти простые соглашения позволяют с помощью файловой системы sysfs обеспечить в пространстве пользователя интерфейс ядра с широкими возможностями. При правильном использовании файловой системы sysfs разработчики прикладных программ не будут вас ругать и будут вам благодарны за хороший код.
Уровень событий ядра
Уровень событий ядра (kernel event layer) — это подсистема, которая позволяет передавать информацию о различных событиях из ядра в пространство пользователя и реализована, как вы уже, наверное, догадываетесь, на базе объектов kobject. После выпуска ядра версии 2.6.0 стало ясно, что необходим механизм для отправления сообщений из ядра в пространство пользователя, в частности для настольных рабочих компьютеров, что позволит сделать такие системы более функциональными, а также лучше использовать асинхронную обработку. Идея состояла в том, что ядро будет помещать возникающие события в стек. Например, "Жесткий диск переполнен!", "Процессор перегрелся!", "Раздел диска смонтирован!", "На горизонте появился пиратский корабль!" (последнее, конечно, шутка).
Первые реализации подсистемы событий ядра появились незадолго до того, как эта подсистема стала тесно связанной с объектами kobject и файловой системой sysfs. В результате такой связи реализация получилась достаточно красивой. В модели уровня событий ядра, события представляются в виде сигналов, которые посылаются объектами, в частности объектами типа kobject. Так как объекты отображаются на элементы каталогов файловой системы sysfs, то источниками событий являются определенные элементы пути на файловой системе sysfs. Например, если поступившее событие связано с первым жестким диском, то адресом источника события является каталог /sys/block/hda. Внутри же ядра источником события является соответствующий объект kobject.
Каждому событию присваивается определенная строка символов, которая представляет сигнал и называется командой (verb) или действием (action). Эта строка символов содержит в себе информацию о том, что именно произошло, например изменение (modified) или размонтирование (unmounted).
Каждое событие может нести в себе некоторую дополнительную информацию (дополнительную нагрузку, payload). Вместо того чтобы передавать в пространство пользователя строку, которая содержит эту полезную информацию, данная дополнительная информация представляется с помощью атрибутов, отображаемых на файловой системе sysfs.
События ядра поступают из пространства ядра в пространство пользователя через интерфейс netlink. Интерфейс netlink — это специальный тип высокоскоростного сетевого сокета групповой передачи (multicast), который используется для передачи сообщений, связанных с сетевой подсистемой. Использование интерфейса netlink позволяет выполнить обработку событий ядра с помощью простых блокирующих вызовов функций для чтения информации из сокетов. Задача пространства пользователя — реализовать системный процесс-демон, который выполняет прослушивание сокета, считывает информацию о всех приходящих событиях, обрабатывает их и отправляет полученные сообщения в системный стек пространства пользователя. Одна из возможных реализаций такого демона, работающего в пространстве пользователя, — это D-BUS[90]. который также реализует и системную шину сообщений. Таким образом, ядро может подавать сигналы так же, как это делают все остальные компоненты системы.
Для отправки события в пространство пользователя код ядра должен вызвать функцию kobject_uevent().
int kobject_uevent(struct kobject *kobj,
enum kobject_action action, struct attribute *attr);
Первый параметр указывает объект kobject, который является источником сигнала. Соответствующее событие ядра будет содержать элемент пути на файловой системе sysfs, связанный с объектом, сгенерировавшим сигнал.
Второй параметр позволяет указать команду или событие, которое описывает сигнал. Сгенерированное событие ядра будет содержать строку, которая соответствует номеру, передаваемому в качестве значения параметра enum kobject_action. Вместо того чтобы непосредственно передать строку, здесь используется ее номер, который имеет тип перечисления (enum). Это дает возможность более строго выполнить проверку типов, изменить соответствие между номером строки и самой строкой в будущем, а также уменьшить количество ошибок и опечаток. Перечисления определены в файле <linux/kobject_uevent.h> и имеют имена в формате KOBJ_foo. На момент написания книги были определены следующие события: KOBJ_MOUNT, KOBJ_UNMOUNT, KOBJ_ADD, KOBJ_REMOVE и КОВJ_CHANGE. Эти значения отображаются на строки "mount" (монтирование), "unmount" (размонтирование), "add" (добавление), "remove" (удаление) и "change" (изменение) соответственно. Допускается добавление новых значений событий, если существующих значений недостаточно.
Последний параметр — опциональный указатель на структуру attribute. Этот параметр можно трактовать как дополнительную информацию (payload) о событии. Если только одного значения события недостаточно, то событие может предоставить информацию о том, в каком файле файловой системы sysfs содержатся дополнительные данные.
Рассмотренная функция использует динамическое выделение памяти и поэтому может переходить в состояние ожидания. Существует атомарная версия рассмотренной функции, которая идентична ей по всем, кроме того что при выделении использует флаг GFP_ATOMIC.
int kobject_uevent_atomic(struct kobject *kobj,
enum kobject_action action, struct attribute *attr);
По возможности необходимо использовать стандартный интерфейс без атомарного выделения памяти. Параметры этих функций и их смысл — идентичны.
Использование объектов kobject и их атрибутов не только дают возможность описать события в терминах файловой системы sysfs, но и стимулируют создание новых объектов и их атрибутов, которые еще не представлены через файловую систему sysfs.
Обе рассмотренные функции определены в файле lib/kobject_uevent.c и объявлены в файле <linux/kobject_uevent.h>.
Кратко об объектах kobject и файловой системе sysfs
В этой главе рассматривается модель представления устройств, файловая система sysfs, объекты kobject и уровень событий ядра. Описание материала главы было бы невозможно без рассмотрения родственных вещей: были также описаны множества kset, подсистемы, атрибуты, типы ktype и счетчики ссылок kref. Эти структуры предназначены для использования разными людьми в разных местах. Разработчикам драйверов необходимо только ознакомление с внешними интерфейсами. Большинство подсистем драйверов эффективно скрывают внутренние механизмы использования объектов kobject и других, близких к ним структур. Понимание основных принципов работы и знание основного назначения интерфейсов, таких как sysfs_create_file(), является достаточным для разработчиков драйверов. Однако для разработчиков, которые занимаются разработкой основного кода ядра, может потребоваться более детальное понимание принципов функционирования объектов kobject. Объекты kobject могут оказаться еще более важными, так как их могут использовать и те разработчики, которые вообще не занимаются разработкой подсистем драйверов!!!
90
Более подробную информацию о демоне D-BUS можно найти на сайте http://dbus.freedesktop.org/.