7.2 sysfs与attribute

sysfs是一个基于RAM的文件系统,它和kobject一块儿,能够将Kernel的数据结构导出到用户空间,以文件目录结构的形式,提供对这些数据结构(以及数据结构的属性)的访问支持。
在sysfs下每个目录 由Kobject表示,每一个文件由attribute 表示;或者说,看到的文件对应程序当中的attribute 结构体,看到的目录对应于程序当中的 Kobject结构体。

attribute

首先是struct attribute结构体,其定义在include/linux/sysfs.h中,结构体定义如下所示:

struct attribute {
    const char      *name;
    umode_t         mode;
#ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
    bool            ignore_lockdep:1;
    struct lock_class_key   *key;
    struct lock_class_key   skey;
#endif
};

该结构体有两个重要的成员,分别是name和mode,其中name代表属性的名称,一般表示为文件名,mode代表该属性的读写权限,也就是属性文件的读写权限。
此外还有类似的attribute_group

/**
 * struct attribute_group - data structure used to declare an attribute group.
 * @name:   Optional: Attribute group name
 *      If specified, the attribute group will be created in
 *      a new subdirectory with this name.
 * @is_visible: Optional: Function to return permissions associated with an
 *      attribute of the group. Will be called repeatedly for each
 *      non-binary attribute in the group. Only read/write
 *      permissions as well as SYSFS_PREALLOC are accepted. Must
 *      return 0 if an attribute is not visible. The returned value
 *      will replace static permissions defined in struct attribute.
 * @is_bin_visible:
 *      Optional: Function to return permissions associated with a
 *      binary attribute of the group. Will be called repeatedly
 *      for each binary attribute in the group. Only read/write
 *      permissions as well as SYSFS_PREALLOC are accepted. Must
 *      return 0 if a binary attribute is not visible. The returned
 *      value will replace static permissions defined in
 *      struct bin_attribute.
 * @attrs:  Pointer to NULL terminated list of attributes.
 * @bin_attrs:  Pointer to NULL terminated list of binary attributes.
 *      Either attrs or bin_attrs or both must be provided.
 */
struct attribute_group {
    const char      *name;
    umode_t         (*is_visible)(struct kobject *,
                          struct attribute *, int);
    umode_t         (*is_bin_visible)(struct kobject *,
                          struct bin_attribute *, int);
    struct attribute    **attrs;
    struct bin_attribute    **bin_attrs;
};

DEVICE_ATTR

进一步分析宏DEVICE_ATTR的实现,在Linux内核源码中,宏DEVICE_ATTR的定义在include/linux/device.h文件中,如下:

#define DEVICE_ATTR(_name, _mode, _show, _store) \
    struct device_attribute dev_attr_##_name = __ATTR(_name, _mode, _show, _store)

而__ATTR宏的定义在include/linux/sysfs.h文件中,如下:

#define __ATTR(_name, _mode, _show, _store) {                \
    .attr = {.name = __stringify(_name),                \
         .mode = VERIFY_OCTAL_PERMISSIONS(_mode) },        \
    .show    = _show,                        \
    .store    = _store,                        \
}

通过上面的宏展开可以发现,其实宏DEVICE_ATTR实现的功能就是定义了一个struct device_attribute结构体变量dev_attr_name,并对里面的成员进行初始化,包括struct attribute结构体里面的name和mode成员变量,然后还有实现属性文件读写的show和store函数赋值,非常简单。
类似的衍生宏还有DEVICE_ATTR_RW,DEVICE_ATTR_RO等

#define __ATTR(_name, _mode, _show, _store) {                \
    .attr = {.name = __stringify(_name),                \
         .mode = VERIFY_OCTAL_PERMISSIONS(_mode) },        \
    .show    = _show,                        \
    .store    = _store,                        \
}

#define __ATTR_RW(_name) __ATTR(_name, 0644, _name##_show, _name##_store)

#define DEVICE_ATTR_RW(_name) \
    struct device_attribute dev_attr_##_name = __ATTR_RW(_name)

此外还有平级的几个宏
如对设备的使用 DEVICE_ATTR
对驱动使用 DRIVER_ATTR
对总线使用 BUS_ATTR
对类别 (class) 使用 CLASS_ATTR

使用

如果你完成了DEVICE_ATTR函数宏的填充,下面就需要创建接口了

例如:

static DEVICE_ATTR(polling, S_IRUGO | S_IWUSR, show_polling, set_polling);
static struct attribute *dev_attrs[] = {
        &dev_attr_polling.attr,
        NULL,
};

当你想要实现的接口名字是polling的时候,需要实现结构体struct attribute *dev_attrs[]

其中成员变量的名字必须是&dev_attr_polling.attr

然后再封装

static struct attribute_group dev_attr_grp = {
        .attrs = dev_attrs,
};

在利用sysfs_create_group(&pdev->dev.kobj, &dev_attr_grp);创建接口

实例

drivers/leds/led-class.c
https://elixir.bootlin.com/linux/latest/source/drivers/leds/led-class.c#L98

static ssize_t brightness_show(struct device *dev,
        struct device_attribute *attr, char *buf)
{
    struct led_classdev *led_cdev = dev_get_drvdata(dev);

    /* no lock needed for this */
    led_update_brightness(led_cdev);

    return sprintf(buf, "%u\n", led_cdev->brightness);
}

static ssize_t brightness_store(struct device *dev,
        struct device_attribute *attr, const char *buf, size_t size)
{
    struct led_classdev *led_cdev = dev_get_drvdata(dev);
    unsigned long state;
    ssize_t ret;

    mutex_lock(&led_cdev->led_access);

    if (led_sysfs_is_disabled(led_cdev)) {
        ret = -EBUSY;
        goto unlock;
    }

    ret = kstrtoul(buf, 10, &state);
    if (ret)
        goto unlock;

    if (state == LED_OFF)
        led_trigger_remove(led_cdev);
    led_set_brightness(led_cdev, state);
    flush_work(&led_cdev->set_brightness_work);

    ret = size;
unlock:
    mutex_unlock(&led_cdev->led_access);
    return ret;
}
static DEVICE_ATTR_RW(brightness);

static ssize_t max_brightness_show(struct device *dev,
        struct device_attribute *attr, char *buf)
{
    struct led_classdev *led_cdev = dev_get_drvdata(dev);

    return sprintf(buf, "%u\n", led_cdev->max_brightness);
}
static DEVICE_ATTR_RO(max_brightness);

static struct attribute *led_class_attrs[] = {
    &dev_attr_brightness.attr,  //前面DEVICE_ATTR宏已经定义了结构体dev_attr_brightness
    //&dev_attr_max_brightness.attr,
    NULL,
};

static const struct attribute_group led_group = {
    .attrs = led_class_attrs,
};

static const struct attribute_group *led_groups[] = {
    &led_group,
//#ifdef CONFIG_LEDS_TRIGGERS
    //&led_trigger_group,
//#endif
    NULL,
};

static int __init leds_init(void)
{
    leds_class = class_create(THIS_MODULE, "leds");
    if (IS_ERR(leds_class))
        return PTR_ERR(leds_class);
    leds_class->pm = &leds_class_dev_pm_ops;
    leds_class->dev_groups = led_groups;
    return 0;
}

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