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Linux设备模型深入分析

在Linux内核开发中，设备模型是构建系统基础的核心机制。device和device_driver是这一机制的核心数据结构，它们定义了设备和驱动的抽象、交互和管理方式。本文将从设备模型的基本概念出发，深入探讨struct device和struct device_driver的定义与使用方法，以及设备驱动开发的实践步骤。

struct device和struct device_driver的定义

在Linux内核源代码中，设备模型的核心数据结构是struct device和struct device_driver。这些结构定义了设备和驱动的基本属性，使其能够在内核中注册、管理并与其他模块交互。

struct device

struct device是设备模型的核心数据结构，它包含以下关键字段：

struct device_driver

struct device_driver是设备驱动的数据结构，定义了驱动的基本属性：

设备驱动开发的基本步骤

在设备模型框架下，设备驱动的开发主要包括以下步骤：

步骤1：注册struct device

在设备模型中，设备的注册过程包括：

步骤2：注册struct device_driver

驱动的注册过程包括：

驱动的生命周期管理

驱动的生命周期由以下回调函数控制：

• probe：在设备绑定到驱动时调用，用于初始化驱动逻辑。
• remove：在设备解绑或驱动卸载时调用，用于清理驱动资源。
• shutdown：在系统关机或设备关闭时调用，用于驱动的关闭操作。
• suspend和resume：在电源管理状态变化时调用，用于驱动的挂起和恢复。

设备驱动的probe时机

驱动的probe回调函数是设备驱动开发的入口点，其触发时机主要包括以下几种：

其他杂项

1. device_attribute和driver_attribute

设备和驱动的文件属性是通过sysfs接口暴露到用户空间的。设备的文件属性由struct device_attribute定义，驱动的文件属性由struct driver_attribute定义。

2. device_type

device_type是设备类型的数据结构，用于描述设备的类型信息。它包括设备名称、文件属性组、 uevent回调函数、设备节点生成函数等功能。

3. root device

在sysfs中，/sys/devices目录下包含所有设备。通过__root_device_register和root_device_unregister函数，可以注册和注销虚拟根设备。

总结

通过对struct device和struct device_driver的定义、设备驱动开发步骤以及设备模型的内部机制的分析，可以看出设备模型为Linux内核设备管理提供了强大的抽象和管理能力。设备和驱动的注册、生命周期管理以及文件属性的暴露，都依赖于这些数据结构和内核框架的完善。

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