《补充 — Linux内核device结构体分析（转）》

1、前言

　　Linux内核中的设备驱动模型，是建立在sysfs设备文件系统和kobject上的，由总线（bus）、设备（device）、驱动（driver）和类（class）所组成的关系结构，在底层，Linux系统中的每个设备都有一个device结构体的实例，本文将对Linux内核的device结构体以及相关结构进行简要分析。

2、device结构体

　　在Linux内核源码中，struct device结构体的定义在include/linux/device.h中，实现的主要方法在drivers/base/core.c文件中，device结构体的定义如下所示：

struct device {
    struct device        *parent;

    struct device_private    *p;

    struct kobject kobj;
    const char        *init_name; /* initial name of the device */
    const struct device_type *type;

    struct mutex        mutex;    /* mutex to synchronize calls to
                     * its driver.
                     */

    struct bus_type    *bus;        /* type of bus device is on */
    struct device_driver *driver;    /* which driver has allocated this
                       device */
    void        *platform_data;    /* Platform specific data, device
                       core doesn't touch it */
    void        *driver_data;    /* Driver data, set and get with
                       dev_set/get_drvdata */
    struct dev_links_info    links;
    struct dev_pm_info    power;
    struct dev_pm_domain    *pm_domain;

#ifdef CONFIG_GENERIC_MSI_IRQ_DOMAIN
    struct irq_domain    *msi_domain;
#endif
#ifdef CONFIG_PINCTRL
    struct dev_pin_info    *pins;
#endif
#ifdef CONFIG_GENERIC_MSI_IRQ
    struct list_head    msi_list;
#endif

#ifdef CONFIG_NUMA
    int        numa_node;    /* NUMA node this device is close to */
#endif
    const struct dma_map_ops *dma_ops;
    u64        *dma_mask;    /* dma mask (if dma'able device) */
    u64        coherent_dma_mask;/* Like dma_mask, but for
                         alloc_coherent mappings as
                         not all hardware supports
bit addresses for consistent
                         allocations such descriptors. */
    unsigned long    dma_pfn_offset;

    struct device_dma_parameters *dma_parms;

    struct list_head    dma_pools;    /* dma pools (if dma'ble) */

    struct dma_coherent_mem    *dma_mem; /* internal for coherent mem
                         override */
#ifdef CONFIG_DMA_CMA
    struct cma *cma_area;        /* contiguous memory area for dma
                       allocations */
#endif
    /* arch specific additions */
    struct dev_archdata    archdata;

    struct device_node    *of_node; /* associated device tree node */
    struct fwnode_handle    *fwnode; /* firmware device node */

    dev_t            devt;    /* dev_t, creates the sysfs "dev" */
    u32            id;    /* device instance */

    spinlock_t        devres_lock;
    struct list_head    devres_head;

    struct klist_node    knode_class;
    struct class        *class;
    const struct attribute_group **groups;    /* optional groups */

    void    (*release)(struct device *dev);
    struct iommu_group    *iommu_group;
    struct iommu_fwspec    *iommu_fwspec;

    bool            offline_disabled:1;
    bool            offline:1;
    bool            of_node_reused:1;
};

　　部分结构体成员解释：

• parent：指向设备的“父”设备，它所连接的设备，在大多数情况下，父设备是某种总线或主机控制器，如果该成员为NULL，则该设备为顶级设备；
• p：用于保存设备驱动核心部分的私有数据；
• kobj：嵌入的struct kobject对象实例；
• init_name：设备的初始名称
• type：设备的类型，用于标识设备类型并携带特定类型信息；
• mutex：用于同步的互斥锁；
• bus：该设备所处于的总线；
• driver：该设备所分配的驱动程序；
• platform_data：设备中特定的平台数据；
• driver_data：指向驱动程序特定的私有数据；
• of_node：与设备树相联系的结构体指针；
• devt：用于表示设备的设备号；
• devres_lock：保护设备资源的自旋锁；
• devres_head：设备资源的双向链表头；
• knode_class：接入class链表时所需要的klist节点；
• class：指向设备所属class的指针；
• groups：该设备的属性集合；
• release：函数指针，当设备需要释放时调用此函数。

　　device结构体中有一部分成员不愿意被外界看到，所以抽象出了struct device_private这个结构体，该结构体包括了设备驱动模型内部的链接，结构体定义如下：

struct device_private {
    struct klist klist_children;
    struct klist_node knode_parent;
    struct klist_node knode_driver;
    struct klist_node knode_bus;
    struct list_head deferred_probe;
    struct device *device;
};

　　部分结构体成员解释：

• klist_children：子设备的klist链表；
• knode_parent：接入父设备的klist_children时所需要的klist节点；
• knode_driver：接入驱动的设备链表时所需要的klist节点；
• knode_bus：接入总线的设备链表时所需要的klist节点；
• device：回指struct device结构体的指针。

　　device结构体中包含了一个struct device_type结构体的指针，用于描述设备的类型，该结构体定义如下：

struct device_type {
    const char *name;
    const struct attribute_group **groups;
    int (*uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env);
    char *(*devnode)(struct device *dev, umode_t *mode,
             kuid_t *uid, kgid_t *gid);
    void (*release)(struct device *dev);

    const struct dev_pm_ops *pm;
};

　　该结构体功能类似于kobj_type。

　　还有一个设备属性结构体，名称为struct device_attribute，是对struct attribute的进一步封装，并提供了设备属性的读写函数指针，结构体定义如下：

/* interface for exporting device attributes */
struct device_attribute {
    struct attribute    attr;
    ssize_t (*show)(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
            char *buf);
    ssize_t (*store)(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
             const char *buf, size_t count);
};

　　其它的一些struct device结构体成员，例如archdata、dma和devres等，是一些设备特有的东西，暂时不讨论，本文主要关心设备驱动模型的基本建立。

3.device_node

/* 节点 */
struct device_node {
	    const char *name; /* 节点中属性为name的值 */
	    const char *type; /* 节点中属性为device_type的值 */
	    char	*full_name; /* 节点的名字，在device_node结构体后面放一个字符串，full_name指向它 */
	    struct	property *properties; /* 链表，连接该节点的所有属性 */
	    struct	device_node *parent; /* 指向父节点 */
	    struct	device_node *child; /* 指向孩子节点 */
    	struct	device_node *sibling; /* 指向兄弟节点 */
};
 
/* 属性 */
struct property {
	char	*name; /* 属性的名字，指向设备树文件的string block */
	int	length; /* 属性名字的字节数 */
	void	*value; /* 属性的值，指向struct block */
	struct property *next; /* 链表，连接下一个属性 */
};

　　在platform_device中有一个成员struct device dev，这个dev中又有一个指针成员struct device_node *of_node,linux的做法就是将这个of_node指针直接指向由设备树转换而来的device_node结构。

　　例如，有这么一个struct platform_device* of_test.我们可以直接通过of_test->dev.of_node来访问设备树中的信息。

　　转自：https://www.cnblogs.com/Cqlismy/p/11507216.html