Linux设备模型分析之kset（基于3.10.1内核）
作者：刘昊昱
博客：http://blog.csdn.net/liuhaoyutz
内核版本：3.10.1
一、kset结构定义
kset结构体定义在include/linux/kobject.h文件中，其内容如下：
121/**122 * kobject_uevent_env - send an uevent with environmental data123 *124 * @action: action that is happening125 * @kobj: struct kobject that the action is happening to126 * @envp_ext: pointer to environmental data127 *128 * Returns 0 if kobject_uevent_env() is completed with success or the129 * corresponding error when it fails.130 */131int kobject_uevent_env(struct kobject *kobj, enum kobject_action action,132 char *envp_ext[])133{134 struct kobj_uevent_env *env;135 const char *action_string = kobject_actions[action];136 const char *devpath = NULL;137 const char *subsystem;138 struct kobject *top_kobj;139 struct kset *kset;140 const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;141 int i = 0;142 int retval = 0;143#ifdef CONFIG_NET144 struct uevent_sock *ue_sk;145#endif146147 pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s\n",148 kobject_name(kobj), kobj, __func__);149150 /* search the kset we belong to */151 top_kobj = kobj;152 while (!top_kobj->kset && top_kobj->parent)153 top_kobj = top_kobj->parent;154155 if (!top_kobj->kset) {156 pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: attempted to send uevent "157 "without kset!\n", kobject_name(kobj), kobj,158 __func__);159 return -EINVAL;160 }161162 kset = top_kobj->kset;163 uevent_ops = kset->uevent_ops;164165 /* skip the event, if uevent_suppress is set*/166 if (kobj->uevent_suppress) {167 pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: uevent_suppress "168 "caused the event to drop!\n",169 kobject_name(kobj), kobj, __func__);170 return 0;171 }172 /* skip the event, if the filter returns zero. */173 if (uevent_ops && uevent_ops->filter)174 if (!uevent_ops->filter(kset, kobj)) {175 pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: filter function "176 "caused the event to drop!\n",177 kobject_name(kobj), kobj, __func__);178 return 0;179 }180181 /* originating subsystem */182 if (uevent_ops && uevent_ops->name)183 subsystem = uevent_ops->name(kset, kobj);184 else185 subsystem = kobject_name(&kset->kobj);186 if (!subsystem) {187 pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: unset subsystem caused the "188 "event to drop!\n", kobject_name(kobj), kobj,189 __func__);190 return 0;191 }192193 /* environment buffer */194 env = kzalloc(sizeof(struct kobj_uevent_env), GFP_KERNEL);195 if (!env)196 return -ENOMEM;197198 /* complete object path */199 devpath = kobject_get_path(kobj, GFP_KERNEL);200 if (!devpath) {201 retval = -ENOENT;202 goto exit;203 }204205 /* default keys */206 retval = add_uevent_var(env, "ACTION=%s", action_string);207 if (retval)208 goto exit;209 retval = add_uevent_var(env, "DEVPATH=%s", devpath);210 if (retval)211 goto exit;212 retval = add_uevent_var(env, "SUBSYSTEM=%s", subsystem);213 if (retval)214 goto exit;215216 /* keys passed in from the caller */217 if (envp_ext) {218 for (i = 0; envp_ext[i]; i++) {219 retval = add_uevent_var(env, "%s", envp_ext[i]);220 if (retval)221 goto exit;222 }223 }224225 /* let the kset specific function add its stuff */226 if (uevent_ops && uevent_ops->uevent) {227 retval = uevent_ops->uevent(kset, kobj, env);228 if (retval) {229 pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: uevent() returned "230 "%d\n", kobject_name(kobj), kobj,231 __func__, retval);232 goto exit;233 }234 }235236 /*237 * Mark "add" and "remove" events in the object to ensure proper238 * events to userspace during automatic cleanup. If the object did239 * send an "add" event, "remove" will automatically generated by240 * the core, if not already done by the caller.241 */242 if (action == KOBJ_ADD)243 kobj->state_add_uevent_sent = 1;244 else if (action == KOBJ_REMOVE)245 kobj->state_remove_uevent_sent = 1;246247 mutex_lock(&uevent_sock_mutex);248 /* we will send an event, so request a new sequence number */249 retval = add_uevent_var(env, "SEQNUM=%llu", (unsigned long long)++uevent_seqnum);250 if (retval) {251 mutex_unlock(&uevent_sock_mutex);252 goto exit;253 }254255#if defined(CONFIG_NET)256 /* send netlink message */257 list_for_each_entry(ue_sk, &uevent_sock_list, list) {258 struct sock *uevent_sock = ue_sk->sk;259 struct sk_buff *skb;260 size_t len;261262 if (!netlink_has_listeners(uevent_sock, 1))263 continue;264265 /* allocate message with the maximum possible size */266 len = strlen(action_string) + strlen(devpath) + 2;267 skb = alloc_skb(len + env->buflen, GFP_KERNEL);268 if (skb) {269 char *scratch;270271 /* add header */272 scratch = skb_put(skb, len);273 sprintf(scratch, "%s@%s", action_string, devpath);274275 /* copy keys to our continuous event payload buffer */276 for (i = 0; i < env->envp_idx; i++) {277 len = strlen(env->envp[i]) + 1;278 scratch = skb_put(skb, len);279 strcpy(scratch, env->envp[i]);280 }281282 NETLINK_CB(skb).dst_group = 1;283 retval = netlink_broadcast_filtered(uevent_sock, skb,284 0, 1, GFP_KERNEL,285 kobj_bcast_filter,286 kobj);287 /* ENOBUFS should be handled in userspace */288 if (retval == -ENOBUFS || retval == -ESRCH)289 retval = 0;290 } else291 retval = -ENOMEM;292 }293#endif294 mutex_unlock(&uevent_sock_mutex);295296 /* call uevent_helper, usually only enabled during early boot */297 if (uevent_helper[0] && !kobj_usermode_filter(kobj)) {298 char *argv [3];299300 argv [0] = uevent_helper;301 argv [1] = (char *)subsystem;302 argv [2] = NULL;303 retval = add_uevent_var(env, "HOME=/");304 if (retval)305 goto exit;306 retval = add_uevent_var(env,307 "PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin");308 if (retval)309 goto exit;310311 retval = call_usermodehelper(argv[0], argv,312 env->envp, UMH_WAIT_EXEC);313 }314315exit:316 kfree(devpath);317 kfree(env);318 return retval;319}
122行，从注释可以看出，kobject_uevent_env函数的作用是发送带有环境变量数据的uevent。
150-160行，查找kobject所属的kset，如果这个kobject没有所属的kset，则看这个kobject.parent有没有所属的kset，如果还没有，继续沿着kobject层次结构树向上查找，直到找到一个具有所属kset的祖先kobject，如果确实没有找到，则出错退出。所以当前kobject的层次结构树中，必须有一个具有所属的kset。因为对事件的处理函数包含在kobject.kset.uevent_ops中，要处理事件，就必须找到上层一个不为空的kset。
值得注意的是，在创建kset的过程中，kset_create_and_add->kset_create，在kset_create函数中，将kset.kobj.kset设置为NULL，所以kset.kobj本身没有所属的kset，但是同样在kset_create函数中，kset.kobj.parent设置为parent_kobj，所以kset.kobj必然通过其上层祖先查找kset。
162行，取得相应的kset。
163行，将kset.uevent_ops赋值给uevent_ops变量。
165-171行，如果kobj->uevent_suppress被设置为1，则不发送uevent,退出。
172-179行，如果uevent_ops->filter(kset, kobj)返回值为0，说明kobj希望发送的uevent被顶层kset过滤掉了，不再发送。
181-191行，通过uevent_ops->name函数取得子系统名，如果uevent_ops->name为NULL，则使用kset.kobj.name做为子系统名。
194行，分配struct kobj_uevent_env变量空间给env，该结构体用来保存环境变量，它定义在include/linux/kobject.h文件中，其内容如下：
116struct kobj_uevent_env {117 char *envp[UEVENT_NUM_ENVP];
118 int envp_idx;
119 char buf[UEVENT_BUFFER_SIZE];
120 int buflen;
121};
199行，调用kobject_get_path取得kobject的绝对路径。
205-214行，调用add_uevent_var函数将ACTION、DEVPATH、SUBSYSTEM三个默认环境变量添加到env中。add_uevent_var函数定义在lib/kobject_uevent.c文件中，其作用是“add key value string to the environment buffer”。
217-223行，如果调用kobject_uevent_env函数时，通过第三个参数envp_ext传递进来了其它相关环境变量，也通过add_uevent_var函数添加到env中。
225-234行，如果uevent_ops->uevent不为空，则调用uevent_ops->uevent，kset可以通过该函数完成自己特定的功能。
236-246行，如果action是KOBJ_ADD，则设置kobj->state_add_uevent_sent为1。如果action是KOBJ_REMOVE，则设置kobj->state_remove_uevent_sent为1。其作用注释中说的很清楚“Mark "add" and "remove" events in the object to ensure proper events to userspace during automatic cleanup. If the object did send an "add" event, "remove" will automatically generated by the core, if not already done by the caller.”。
249行，将SEQNUM环境变量添加到env中。
kobject_uevent_env函数剩下的部分，用来和用户空间进程进行交互（或者在内核空间启动执行一个用户空间程序）。在Linux中，有两种方式完成这种交互，一个是代码中由CONFIG_NET宏包含的部分，即255-293行，这部分代码通过udev的方式向用户空间广播当前kset对象中的uevent事件。另外一种方式是在内核空间启动一个用户空间进程/sbin/hotplug，通过给该进程传递内核设定的环境变量的方式来通知用户空间kset对象中的uevent事件，即代码中296-312行。
热插拔(hotplug)是指当有设备插入或拨出系统时，内核可以检测到这种状态变化，并通知用户空间加载或移除该设备对应的驱动程序模块。在Linux系统上内核有两种机制可以通知用户空间执行加载或移除操作，一种是udev，另一种是/sbin/hotplug，在Linux发展的早期，只有/sbin/hotplug，它的幕后推手是内核中的call_usermodehelper函数，它能从内核空间启动一个用户空间程序。随着内核的发展，出现了udev机制并逐渐取代了/sbin/hotplug。udev的实现基于内核中的网络机制，它通过创建标准的socket接口来监听来自内核的网络广播包，并对接收到的包进行分析处理。
至此，kobject_uevent_env函数我们就分析完了，同时，kobject_uevent、kset_register、kset_create_and_add函数也分析完了，我们了解了kset的创建和注册过程。