JJJ：linux sysfs相关

1.sysfs（属性）文件的创建、读、写

1.1 创建流程

device_add -》 error = device_create_file(dev, &dev_attr_dev);

先来看看 dev_attr_dev 的定义
static DEVICE_ATTR_RO(dev);

 637 #define DEVICE_ATTR_RO(_name) \638     struct device_attribute dev_attr_##_name = __ATTR_RO(_name)

定义了一个 device_attribute 实例，变量名为 dev_attr_dev

__ATTR_RO 定义为：

 624 ./include/linux/sysfs.h625 #define __ATTR_RO(_name) {                      \626     .attr   = { .name = __stringify(_name), .mode = 0444 },     \627     .show   = _name##_show,                     \628 }

上面的 .attr 是 struct attribute 类型

继续看 device_create_file(dev, &dev_attr_dev);

device_create_file -> sysfs_create_file(&dev->kobj, &attr->attr);
参数1是kobject实例，参数2是device_attribute下面的attribute实例

526 // sysfs中创建文件接口：在kobj对应的目录下创建属性文件
527 static inline int __must_check sysfs_create_file(struct kobject *kobj,
528                          const struct attribute *attr)
529 {
530     return sysfs_create_file_ns(kobj, attr, NULL);
531 }

sysfs_create_file_ns -> sysfs_add_file_mode_ns (主体函数)

在 sysfs_add_file_mode_ns 函数中：
假设获取到的 sysfs_ops 为 dev_sysfs_ops
那么，struct kernfs_ops ops 为 sysfs_file_kfops_rw
以这个ops 作为参数调用 ： __kernfs_create_file

__kernfs_create_file 创建一个新的 kernfs_node 实例 kn，其 parent 为 device.kobj.sd
并设置 kn->attr.ops = ops; 就是 sysfs_file_kfops_rw，如此在sysfs创立属性对应的文件

（bus_create_file和device_create_file类似）

1.2 open流程

kernfs_file_fops 这个 file_operation 实例是在哪里赋值的：

kernfs_iop_lookup （kernfs_dir_iops.lookup）
kernfs_get_inode
kernfs_init_inode

先看open:
SYSCALL_DEFINE3(open, const char __user *, filename, int, flags, umode_t, mode)
do_sys_open(dfd, filename, flags, mode);
do_filp_open
path_openat
do_last

do_last 函数中有两个关键调用：lookup_open、vfs_open

先看 lookup_open：
调用：dir_inode->i_op->lookup 对于kernfs，dir_inode->i_op 为 kernfs_dir_iops（目录ops），其 lookup hook 为：kernfs_iop_lookup。kernfs_iop_lookup -》 kernfs_get_inode -》 kernfs_init_inode，在 kernfs_init_inode 中：inode->i_fop = &kernfs_file_fops;,得到文件操作集。

继续看vfs_open：
vfs_open -》 do_dentry_open
do_dentry_open函数中，会执行：f->f_op = fops_get(inode->i_fop); 将上面inode的fops赋值给file，就是 kernfs_file_fops

do_dentry_open 下面会执行：

 806     if (!open) // open 作为入参是NULL807         open = f->f_op->open;808     if (open) {809         error = open(inode, f);810         if (error)811             goto cleanup_all;812     }

会执行到底层 open hook，即 kernfs_file_fops的open hook，kernfs_fop_open

接下来看 kernfs_fop_open：
首先从（当前操作文件对应的kernfs_node 实例）获取（kernfs_ops实例）ops = kernfs_ops(kn); 就是：kn->attr.ops。
在上面创建属性文件的流程中：__kernfs_create_file 函数会设置这个ops，为 sysfs_file_kfops_rw
回到 kernfs_fop_open，会执行如下代码段：

703     if (ops->seq_show)
704         error = seq_open(file, &kernfs_seq_ops); // 设置seq_file的ops

在seq_open函数中：会从slab缓存控制器里面分配一个 seq_file实例，并设置其ops为kernfs_seq_ops，并将这个seq_file作为其所属file实例的私有数据 private_data成员。

打开流程就大概分析上面这些，主要是为了搞明白file的操作集是怎么来的，接下来read和write会调用到什么底层hook

1.3 read流程

接下来看看读流程，是怎么调用到最底层的show hook的:
SYSCALL_DEFINE3(read, unsigned int, fd, char __user *, buf, size_t, count)
ksys_read(fd, buf, count);
vfs_read
__vfs_read
file->f_op->read：由上面的open流程可知，f_op为 kernfs_file_fops，read hook 为 kernfs_fop_read
kernfs_fop_read
seq_read：主要是调用 m->op->show，在上面的open流程中，m->op为kernfs_seq_ops，show hook为 kernfs_seq_show
kernfs_seq_show
of->kn->attr.ops->seq_show：在创建流程中，可知为of->kn->attr.ops 为 sysfs_file_kfops_rw，seq_show hook为 sysfs_kf_seq_show
sysfs_kf_seq_show:先获取当前kernfs_node对应的kobj，获取kobj->ktype->sysfs_ops，在创建流程中可知为 dev_sysfs_ops，再调用其 show hook，为 dev_attr_show
dev_attr_show：由 attribute实例 找到 device_attribute 实例，再调用其show hook
dev_attr->show

上面 dev_attr->show 这个hook，可以通过 DEVICE_ATTR_RO 来定义，通过 device_create_file 来注册（具体看创建流程）

2.补充

2.1 sysfs下常见目录介绍

sysfs是一个基于内存的虚拟的文件系统

目录	简介
/sys/block	存放块设备，提供一设备名(如sda)到/sys/devices的符号链接；
/sys/bus	按总线类型分类，在某个总线目录之下可以找到链接该总线的设备的符号链接，指向/sys/devices. 某个总线目录之下的drivers目录包含了该总线所需的所有驱动的符号链接。对应kernel中的struct bus_type；
/sys/calss	按设备功能分类，如输入设备在/sys/class/input之下，图形设备在/sys/class/graphics之下，是指向/sys/devices的符号链接。 对应kernel中的struct class
/sys/dev	按设备驱动程序分层(字符设备 块设备)，提供以major:minor为名到/sys/devices的符号链接。 对应Kernel中的struct device_driver；
/sys/devices	包含所有被发现的注册在各种总线上的各种物理设备。 所有物理设备都按其在总线上的拓扑结构来显示，除了platform devices和system devices。 platform devices 一般是挂载在芯片内部高速或者低速总线上的各种控制器和外设，能被CPU直接寻址。 system devices不是外设，而是芯片内部的核心结构，比如CPU，timer等。对应kernel中的strcut device；
/sys/firmware	提供对固件的查询和操作接口(关于固件有专用于固件加载的一套api)；
/sys/fs	描述当前加载的文件系统，提供文件系统和文件系统已挂载的设备信息；
/sys/kernel	提供kernel所有可调整参数，但大多数可调整参数依然存放在sysctl(/proc/sys/kernel)；
/sys/module	所有加载模块(包括内联、编译进kernel、外部的模块)信息，按模块类型分类；
/sys/power	电源选项，可用于控制整个机器的电源状态，如写入控制命令进行关机、重启等；

2.2 属性相关

2.2.1 简介

所谓的attibute，就是内核空间和用户空间进行信息交互的一种方法。例如某个driver定义了一个变量，却希望用户空间程序可以修改该变量，以控制driver的运行行为，那么就可以将该变量以attribute的形式开放出来。

attribute分为普通的attribute和二进制attribute，如下：

 30 struct attribute {31     const char      *name;32     umode_t         mode;33 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC34     bool            ignore_lockdep:1;35     struct lock_class_key   *key;36     struct lock_class_key   skey;37 #endif38 };161 struct bin_attribute {
162     struct attribute    attr;
163     size_t          size;
164     void            *private;
165     ssize_t (*read)(struct file *, struct kobject *, struct bin_attribute *,
166             char *, loff_t, size_t);
167     ssize_t (*write)(struct file *, struct kobject *, struct bin_attribute *,
168              char *, loff_t, size_t);
169     int (*mmap)(struct file *, struct kobject *, struct bin_attribute *attr,
170             struct vm_area_struct *vma);
171 };

struct attribute为普通的attribute，使用该attribute生成的sysfs文件，只能用字符串的形式读写。而struct bin_attribute在struct attribute的基础上，增加了read、write等函数，因此它所生成的sysfs文件可以用任何方式读写。

2.2.2 attribute文件的创建

dev_attr_dev属性文件的创建详见 1

bus_register -> bus_create_file 也是类似的流程

2.3 sysfs目录如何创建的

设备注册：device_add -》 kobject_add -》 kobject_add_varg -》 kobject_add_internal
总线注册：bus_register -》 kset_register -》 kobject_add_internal

kobject_add_internal
create_dir：调用sysfs_create_dir_ns在sysfs中创建目录，并把kobject所属ktype指示的默认属性都填充到当前kobj所指示的目录下