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2009 年 1 月 08 日
sysfs
是 Linux 內(nèi)核中設(shè)計較新的一種虛擬的基于內(nèi)存的文件系統(tǒng)，它的作用與 proc 有些類似，但除了與 proc
相同的具有查看和設(shè)定內(nèi)核參數(shù)功能之外，還有為 Linux 統(tǒng)一設(shè)備模型作為管理之用。相比于 proc 文件系統(tǒng)，使用 sysfs
導(dǎo)出內(nèi)核數(shù)據(jù)的方式更為統(tǒng)一，并且組織的方式更好，它的設(shè)計從 proc 中吸取了很多教訓(xùn)。本文就 sysfs 的掛載點 /sys 目錄結(jié)構(gòu)、其與
Linux 統(tǒng)一設(shè)備模型的關(guān)系、常見屬性文件的用法等方面對 sysfs 作入門介紹，并且就內(nèi)核編程方面，以具體的例子來展示如何添加 sysfs
支持。
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sysfs 的歷史，其與 proc 的關(guān)系？
sysfs 本身并不是一項很新的技術(shù)，但筆者發(fā)現(xiàn)，雖然 sysfs 從2003年誕生至今已有5年，但人們對 sysfs
依然缺乏了解；一個很重要的原因可能是缺乏文檔， Linux 內(nèi)核方面最重要的理論書籍“Linux 設(shè)備驅(qū)動第3版”和“理解 Linux
內(nèi)核第2版”都誕生于2003年前后，并且從那以后尚未有再版過，其它一些重要文章則多對 sysfs 與 proc 相提并論且舉例常常只有
proc，這導(dǎo)致了 sysfs 的很多重要概念至今仍鮮為人知，因此有必要對 sysfs 作更多介紹，這是寫作本文的初衷。 |
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sysfs 與 /sys
sysfs
文件系統(tǒng)總是被掛載在 /sys 掛載點上。雖然在較早期的2.6內(nèi)核系統(tǒng)上并沒有規(guī)定 sysfs 的標(biāo)準(zhǔn)掛載位置，可以把 sysfs
掛載在任何位置，但較近的2.6內(nèi)核修正了這一規(guī)則，要求 sysfs 總是掛載在 /sys 目錄上；針對以前的 sysfs
掛載位置不固定或沒有標(biāo)準(zhǔn)被掛載，有些程序從 /proc/mounts 中解析出 sysfs
是否被掛載以及具體的掛載點，這個步驟現(xiàn)在已經(jīng)不需要了。請參考附錄給出的 sysfs-rules.txt 文件鏈接。
sysfs 與 proc
sysfs 與 proc 相比有很多優(yōu)點，最重要的莫過于設(shè)計上的清晰。一個 proc 虛擬文件可能有內(nèi)部格式，如 /proc/scsi/scsi
，它是可讀可寫的，(其文件權(quán)限被錯誤地標(biāo)記為了 0444
！，這是內(nèi)核的一個BUG)，并且讀寫格式不一樣，代表不同的操作，應(yīng)用程序中讀到了這個文件的內(nèi)容一般還需要進(jìn)行字符串解析，而在寫入時需要先用字符串
格式化按指定的格式寫入字符串進(jìn)行操作；相比而言， sysfs 的設(shè)計原則是一個屬性文件只做一件事情， sysfs
屬性文件一般只有一個值，直接讀取或?qū)懭搿Ｕ麄€ /proc/scsi 目錄在2.6內(nèi)核中已被標(biāo)記為過時(LEGACY)，它的功能已經(jīng)被相應(yīng)的 /sys 屬性文件所完全取代。新設(shè)計的內(nèi)核機(jī)制應(yīng)該盡量使用 sysfs 機(jī)制，而將 proc 保留給純凈的“進(jìn)程文件系統(tǒng)”。
初識 /sys
清單 1. 與 /sys 文件系統(tǒng)的一次交互(視內(nèi)核版本號和外接設(shè)備的不同，在您的系統(tǒng)上執(zhí)行這些命令的結(jié)果可能與此有所不同)
$ ls -F /sys
block/ bus/ class/ dev/ devices/ firmware/ fs/ kernel/ module/ power/
$ ls -F /sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/
broken_parity_status enable modalias resource0 rom uevent
class irq msi_bus resource0_wc subsystem@ vendor
config local_cpulist power/ resource1 subsystem_device
device local_cpus resource resource2 subsystem_vendor
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這
是在 Fedora 10 的 2.6.27.5-117.fc10.i686 的內(nèi)核上，可以看到在 /sys 目錄下有 block, bus,
class, dev, devices, firmware, fs, kernel, module, power
這些子目錄，本文將分別介紹這些目錄存在的含義。
第二個 ls 命令展示了在一個 pci 設(shè)備目錄下的文件，
"ls" 命令的 "-F" 命令為所列出的每個文件使用后綴來顯示文件的類型，后綴 "/" 表示列出的是目錄，后綴 "@"
表示列出的是符號鏈接文件?？梢钥吹降诙€目錄下包含有普通文件 (regular file) 和符號鏈接文件 (symbolic link
file) ，本文也將以這個具體的設(shè)備為例說明其中每一個普通文件的用途。
/sys 文件系統(tǒng)下的目錄結(jié)構(gòu)
/sys 下的目錄結(jié)構(gòu)是經(jīng)過精心設(shè)計的：在 /sys/devices
下是所有設(shè)備的真實對象，包括如視頻卡和以太網(wǎng)卡等真實的設(shè)備，也包括 ACPI 等不那么顯而易見的真實設(shè)備、還有 tty, bonding
等純粹虛擬的設(shè)備；在其它目錄如 class, bus 等中則在分類的目錄中含有大量對 devices 中真實對象引用的符號鏈接文件； 清單1 中在 /sys 根目錄下頂層目錄的意義如下：
表 1. /sys 下的目錄結(jié)構(gòu)
| /sys 下的子目錄 | 所包含的內(nèi)容 |
| /sys/devices |
這是內(nèi)核對系統(tǒng)中所有設(shè)備的分層次表達(dá)模型，也是 /sys 文件系統(tǒng)管理設(shè)備的最重要的目錄結(jié)構(gòu)，下文會對它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步分析； |
| /sys/dev |
這個目錄下維護(hù)一個按字符設(shè)備和塊設(shè)備的主次號碼(major:minor)鏈接到真實的設(shè)備(/sys/devices下)的符號鏈接文件，它是在內(nèi)核 2.6.26 首次引入； |
| /sys/bus |
這是內(nèi)核設(shè)備按總線類型分層放置的目錄結(jié)構(gòu)， devices 中的所有設(shè)備都是連接于某種總線之下，在這里的每一種具體總線之下可以找到每一個具體設(shè)備的符號鏈接，它也是構(gòu)成 Linux 統(tǒng)一設(shè)備模型的一部分； |
| /sys/class |
這是按照設(shè)備功能分類的設(shè)備模型，如系統(tǒng)所有輸入設(shè)備都會出現(xiàn)在 /sys/class/input 之下，而不論它們是以何種總線連接到系統(tǒng)。它也是構(gòu)成 Linux 統(tǒng)一設(shè)備模型的一部分； |
| /sys/block |
這
里是系統(tǒng)中當(dāng)前所有的塊設(shè)備所在，按照功能來說放置在 /sys/class 之下會更合適，但只是由于歷史遺留因素而一直存在于
/sys/block, 但從 2.6.22 開始就已標(biāo)記為過時，只有在打開了 CONFIG_SYSFS_DEPRECATED
配置下編譯才會有這個目錄的存在，并且在 2.6.26 內(nèi)核中已正式移到 /sys/class/block, 舊的接口 /sys/block
為了向后兼容保留存在，但其中的內(nèi)容已經(jīng)變?yōu)橹赶蛩鼈冊?/sys/devices/ 中真實設(shè)備的符號鏈接文件； |
| /sys/firmware |
這里是系統(tǒng)加載固件機(jī)制的對用戶空間的接口，關(guān)于固件有專用于固件加載的一套API，在附錄 LDD3 一書中有關(guān)于內(nèi)核支持固件加載機(jī)制的更詳細(xì)的介紹； |
| /sys/fs |
這
里按照設(shè)計是用于描述系統(tǒng)中所有文件系統(tǒng)，包括文件系統(tǒng)本身和按文件系統(tǒng)分類存放的已掛載點，但目前只有 fuse,gfs2 等少數(shù)文件系統(tǒng)支持
sysfs 接口，一些傳統(tǒng)的虛擬文件系統(tǒng)(VFS)層次控制參數(shù)仍然在 sysctl (/proc/sys/fs) 接口中中； |
| /sys/kernel |
這里是內(nèi)核所有可調(diào)整參數(shù)的位置，目前只有 uevent_helper, kexec_loaded, mm, 和新式的 slab 分配器等幾項較新的設(shè)計在使用它，其它內(nèi)核可調(diào)整參數(shù)仍然位于 sysctl (/proc/sys/kernel) 接口中 ; |
| /sys/module |
這里有系統(tǒng)中所有模塊的信息，不論這些模塊是以內(nèi)聯(lián)(inlined)方式編譯到內(nèi)核映像文件(vmlinuz)中還是編譯為外部模塊(ko文件)，都可能會出現(xiàn)在 /sys/module 中：
- 編譯為外部模塊(ko文件)在加載后會出現(xiàn)對應(yīng)的 /sys/module/<module_name>/, 并且在這個目錄下會出現(xiàn)一些屬性文件和屬性目錄來表示此外部模塊的一些信息，如版本號、加載狀態(tài)、所提供的驅(qū)動程序等；
- 編譯為內(nèi)聯(lián)方式的模塊則只在當(dāng)它有非0屬性的模塊參數(shù)時會出現(xiàn)對應(yīng)的 /sys/module/<module_name>, 這些模塊的可用參數(shù)會出現(xiàn)在
/sys/modules/<modname>/parameters/<param_name> 中，
- 如 /sys/module/printk/parameters/time 這個可讀寫參數(shù)控制著內(nèi)聯(lián)模塊 printk 在打印內(nèi)核消息時是否加上時間前綴；
- 所有內(nèi)聯(lián)模塊的參數(shù)也可以由
"<module_name>.<param_name>=<value>"
的形式寫在內(nèi)核啟動參數(shù)上，如啟動內(nèi)核時加上參數(shù) "printk.time=1" 與 向
"/sys/module/printk/parameters/time" 寫入1的效果相同；
- 沒有非0屬性參數(shù)的內(nèi)聯(lián)模塊不會出現(xiàn)于此。
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| /sys/power |
這里是系統(tǒng)中電源選項，這個目錄下有幾個屬性文件可以用于控制整個機(jī)器的電源狀態(tài)，如可以向其中寫入控制命令讓機(jī)器關(guān)機(jī)、重啟等。 |
| /sys/slab (對應(yīng) 2.6.23 內(nèi)核，在 2.6.24 以后移至 /sys/kernel/slab) |
從2.6.23
開始可以選擇 SLAB 內(nèi)存分配器的實現(xiàn)，并且新的 SLUB（Unqueued Slab
Allocator）被設(shè)置為缺省值；如果編譯了此選項，在 /sys 下就會出現(xiàn) /sys/slab ，里面有每一個 kmem_cache
結(jié)構(gòu)體的可調(diào)整參數(shù)。對應(yīng)于舊的 SLAB 內(nèi)存分配器下的 /proc/slabinfo 動態(tài)調(diào)整接口，新式的
/sys/kernel/slab/<slab_name> 接口中的各項信息和可調(diào)整項顯得更為清晰。 |
接下來對 /sys/devices/ 下的目錄結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步探討：
清單 2. 查看 /sys/devices/ 的目錄結(jié)構(gòu)
$ ls -F /sys/devices/
isa/ LNXSYSTM:00/ pci0000:00/ platform/ pnp0/ pnp1/ system/ virtual/
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可以看到，在 /sys/devices/ 目錄下是按照設(shè)備的基本總線類型分類的目錄，再進(jìn)入進(jìn)去查看其中的 PCI 類型的設(shè)備：
清單 3. 查看 /sys/devices/pci0000:00/ 的目錄結(jié)構(gòu)
$ ls -F /sys/devices/pci0000:00/
0000:00:00.0/ 0000:00:02.5/ 0000:00:03.1/ 0000:00:0e.0/ power/
0000:00:01.0/ 0000:00:02.7/ 0000:00:03.2/ firmware_node@ uevent
0000:00:02.0/ 0000:00:03.0/ 0000:00:03.3/ pci_bus/
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在 /sys/devices/pci0000:00/ 目錄下是按照 PCI 總線接入的設(shè)備號分類存放的目錄，再查看其中一個，
清單 4. 查看 /sys/devices/pci0000:00/ 的目錄結(jié)構(gòu)
$ ls -F /sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/
0000:01:00.0/ device local_cpus power/ subsystem_vendor
broken_parity_status enable modalias resource uevent
class irq msi_bus subsystem@ vendor
config local_cpulist pci_bus/ subsystem_device
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可以看到，其中有一個目錄 0000:01:00.0/, 其它都是屬性文件和屬性組，而如果對 0000:01:00.0/ 子目錄中進(jìn)行再列表查看則會得到 清單1 的目錄結(jié)構(gòu)。
繼續(xù)以上過程可以了解整個目錄樹的結(jié)構(gòu)，這里把它整理成 圖 1. sysfs 目錄層次圖
圖 1. sysfs 目錄層次圖
其中涉及到 ksets, kobjects, attrs 等很多術(shù)語，這就不得不提到 Linux 統(tǒng)一設(shè)備模型。
Linux 統(tǒng)一設(shè)備模型
在
Linux 2.5
內(nèi)核的開發(fā)過程中，人們設(shè)計了一套新的設(shè)備模型，目的是為了對計算機(jī)上的所有設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一地表示和操作，包括設(shè)備本身和設(shè)備之間的連接關(guān)系。這個模型是在
分析了 PCI 和 USB
的總線驅(qū)動過程中得到的，這兩個總線類型能代表當(dāng)前系統(tǒng)中的大多數(shù)設(shè)備類型，它們都有完善的熱挺拔機(jī)制和電源管理的支持，也都有級連機(jī)制的支持，以橋接的
PCI/USB 總線控制器的方式可以支持更多的 PCI/USB
設(shè)備。為了給所有設(shè)備添加統(tǒng)一的電源管理的支持，而不是讓每個設(shè)備中去獨立實現(xiàn)電源管理的支持，人們考慮的是如何盡可能地重用代碼；而且在有層次模型的
PCI/USB 總線中，必須以合理形式展示出這個層次關(guān)系，這也是電源管理等所要求的必須有層次結(jié)構(gòu)。
如在一個典型的
PC 系統(tǒng)中，中央處理器(CPU)能直接控制的是 PCI 總線設(shè)備，而 USB 總線設(shè)備是以一個 PCI 設(shè)備(PCI-USB橋)的形式接入在
PCI 總線設(shè)備上，外部 USB 設(shè)備再接入在 USB 總線設(shè)備上；當(dāng)計算機(jī)執(zhí)行掛起(suspend)操作時， Linux 內(nèi)核應(yīng)該以
“外部USB設(shè)備->USB總線設(shè)備->PCI總線設(shè)備”
的順序通知每一個設(shè)備將電源掛起；執(zhí)行恢復(fù)(resume)時則以相反的順序通知；反之如果不按此順序則將有設(shè)備得不到正確的電源狀態(tài)變遷的通知，將無法
正常工作。
sysfs 是在這個 Linux 統(tǒng)一設(shè)備模型的開發(fā)過程中的一項副產(chǎn)品(見 參考資料
中 Greg K. Hartman 寫作的 LinuxJournal
文章)。為了將這些有層次結(jié)構(gòu)的設(shè)備以用戶程序可見的方式表達(dá)出來，人們很自然想到了利用文件系統(tǒng)的目錄樹結(jié)構(gòu)（這是以 UNIX
方式思考問題的基礎(chǔ)，一切都是文件?。┰谶@個模型中，有幾種基本類型，它們的對應(yīng)關(guān)系見 表 2. Linux 統(tǒng)一設(shè)備模型的基本結(jié)構(gòu) ：
表 2. Linux 統(tǒng)一設(shè)備模型的基本結(jié)構(gòu)
| 類型 | 所包含的內(nèi)容 | 對應(yīng)內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) | 對應(yīng)/sys項 |
| 設(shè)備(Devices) |
設(shè)備是此模型中最基本的類型，以設(shè)備本身的連接按層次組織 |
struct device |
/sys/devices/*/*/.../ |
| 設(shè)備驅(qū)動(Device Drivers) |
在一個系統(tǒng)中安裝多個相同設(shè)備，只需要一份驅(qū)動程序的支持 |
struct device_driver |
/sys/bus/pci/drivers/*/ |
| 總線類型(Bus Types) |
在整個總線級別對此總線上連接的所有設(shè)備進(jìn)行管理 |
struct bus_type |
/sys/bus/*/ |
| 設(shè)備類別(Device Classes) |
這是按照功能進(jìn)行分類組織的設(shè)備層次樹；如 USB 接口和 PS/2 接口的鼠標(biāo)都是輸入設(shè)備，都會出現(xiàn)在 /sys/class/input/ 下 |
struct class |
/sys/class/*/ |
從內(nèi)核在實現(xiàn)它們時所使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來說， Linux 統(tǒng)一設(shè)備模型又是以兩種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行樹型和鏈表型結(jié)構(gòu)組織的：
- kobject: 在 Linux 設(shè)備模型中最基本的對象，它的功能是提供引用計數(shù)和維持父子(parent)結(jié)構(gòu)、平級(sibling)目錄關(guān)系，上面的 device, device_driver 等各對象都是以 kobject 基礎(chǔ)功能之上實現(xiàn)的；
struct kobject {
const char *name;
struct list_head entry;
struct kobject *parent;
struct kset *kset;
struct kobj_type *ktype;
struct sysfs_dirent *sd;
struct kref kref;
unsigned int state_initialized:1;
unsigned int state_in_sysfs:1;
unsigned int state_add_uevent_sent:1;
unsigned int state_remove_uevent_sent:1;
};
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其中 struct kref 內(nèi)含一個 atomic_t 類型用于引用計數(shù)， parent 是單個指向父節(jié)點的指針， entry 用于父 kset 以鏈表頭結(jié)構(gòu)將 kobject 結(jié)構(gòu)維護(hù)成雙向鏈表；
- kset: 它用來對同類型對象提供一個包裝集合，在內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上它也是由內(nèi)嵌一個 kboject 實現(xiàn)，因而它同時也是一個 kobject (面向?qū)ο?OOP 概念中的繼承關(guān)系) ，具有 kobject 的全部功能；
struct kset {
struct list_head list;
spinlock_t list_lock;
struct kobject kobj;
struct kset_uevent_ops *uevent_ops;
};
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其中的 struct list_head list 用于將集合中的 kobject 按 struct list_head entry 維護(hù)成雙向鏈表；
涉及到文件系統(tǒng)實現(xiàn)來說， sysfs 是一種基于 ramfs
實現(xiàn)的內(nèi)存文件系統(tǒng)，與其它同樣以 ramfs 實現(xiàn)的內(nèi)存文件系統(tǒng)(configfs,debugfs,tmpfs,...)類似， sysfs
也是直接以 VFS 中的 struct inode 和 struct dentry 等 VFS
層次的結(jié)構(gòu)體直接實現(xiàn)文件系統(tǒng)中的各種對象；同時在每個文件系統(tǒng)的私有數(shù)據(jù) (如 dentry->d_fsdata 等位置) 上，使用了稱為
struct sysfs_dirent 的結(jié)構(gòu)用于表示 /sys 中的每一個目錄項。
struct sysfs_dirent {
atomic_t s_count;
atomic_t s_active;
struct sysfs_dirent *s_parent;
struct sysfs_dirent *s_sibling;
const char *s_name;
union {
struct sysfs_elem_dir s_dir;
struct sysfs_elem_symlink s_symlink;
struct sysfs_elem_attr s_attr;
struct sysfs_elem_bin_attr s_bin_attr;
};
unsigned int s_flags;
ino_t s_ino;
umode_t s_mode;
struct iattr *s_iattr;
};
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在上面的 kobject 對象中可以看到有向 sysfs_dirent 的指針，因此在sysfs中是用同一種 struct sysfs_dirent 來統(tǒng)一設(shè)備模型中的 kset/kobject/attr/attr_group.
具
體在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)成員上， sysfs_dirent 上有一個 union
共用體包含四種不同的結(jié)構(gòu)，分別是目錄、符號鏈接文件、屬性文件、二進(jìn)制屬性文件；其中目錄類型可以對應(yīng) kobject，在相應(yīng)的 s_dir
中也有對 kobject 的指針，因此在內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， kobject 與 sysfs_dirent 是互相引用的；
有了這些概念，再來回頭看 圖 1. sysfs 目錄層次圖 所表達(dá)的 /sys 目錄結(jié)構(gòu)就是非常清晰明了:
- 在 /sys 根目錄之下的都是 kset，它們組織了 /sys 的頂層目錄視圖；
- 在部分 kset 下有二級或更深層次的 kset；
- 每個 kset 目錄下再包含著一個或多個 kobject，這表示一個集合所包含的 kobject 結(jié)構(gòu)體；
- 在 kobject 下有屬性(attrs)文件和屬性組(attr_group)，屬性組就是組織屬性的一個目錄，它們一起向用戶層提供了表示和操作這個 kobject 的屬性特征的接口；
- 在 kobject 下還有一些符號鏈接文件，指向其它的 kobject，這些符號鏈接文件用于組織上面所說的 device, driver, bus_type, class, module 之間的關(guān)系；
- 不同類型如設(shè)備類型的、設(shè)備驅(qū)動類型的 kobject 都有不同的屬性，不同驅(qū)動程序支持的 sysfs 接口也有不同的屬性文件；而相同類型的設(shè)備上有很多相同的屬性文件；
注
意，此表內(nèi)容是按照最新開發(fā)中的 2.6.28 內(nèi)核的更新組織的，在附錄資源如 LDD3 等位置中有提到 sysfs 中曾有一種管理對象稱為
subsys (子系統(tǒng)對象)，在最新的內(nèi)核中經(jīng)過重構(gòu)認(rèn)為它是不需要的，它的功能完全可以由 kset 代替，也就是說 sysfs
中只需要一種管理結(jié)構(gòu)是 kset，一種代表具體對象的結(jié)構(gòu)是 kobject，在 kobject 下再用屬性文件表示這個對象所具有的屬性；
常見 sysfs 屬性的功能
使用 sysfs 的關(guān)鍵就是掌握這些 sysfs 屬性的用法，下面以一些常見的 sysfs 屬性來展示它的用法；
使用設(shè)備(PCI)的 sysfs 屬性文件
以一份桌面系統(tǒng)上的視頻卡為例，列舉它對應(yīng)的 kobject 上的屬性文件的對應(yīng)用途；
一般來說，在 Linux 桌面上都有視頻卡以支持 Xorg 軟件包作為 XWindow 服務(wù)器來運行，因此先找到 Xorg 的進(jìn)程號，查看這個進(jìn)程所使用的所有文件（注意查看這個進(jìn)程屬性需要 root 用戶權(quán)限）；
# ps xfa |grep Xorg
2001 tty1 Ss+ 2:24 \_ /usr/bin/Xorg :0 -nr -verbose -auth /var/run/gdm/auth-for-gdm-NPrkZK/database -nolisten tcp vt1
# lsof -nP -p 2001
Xorg 2001 root mem REG 8,3 617732 231033 /usr/lib/xorg/modules/drivers/sis_drv.so
[...]
Xorg 2001 root mem REG 0,0 134217728 5529 /sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/resource0
Xorg 2001 root mem REG 0,0 131072 5531 /sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/resource1
[...]
Xorg 2001 root 7u REG 0,0 256 5504 /sys/devices/pci0000:00/0000:00:00.0/config
Xorg 2001 root 8u unix 0xdbe66000 0t0 8756 socket
Xorg 2001 root 9u REG 0,0 256 5528 /sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/config
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注意到此 Xorg 服務(wù)器是以內(nèi)存映射
(mem) 的形式打開了
"/sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/resource0" 和
"/sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/resource1"
，同時以文件讀寫形式 (7u,9u) 打開了 "/sys/devices/pci0000:00/0000:00:00.0/config" 和
"/sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/config"
事
實上， PCI 設(shè)備對應(yīng)的 kobject 目錄下的 config 正是代表PCI設(shè)備的“配置空間”，對于普通 PCI
(非PCI-E)設(shè)備而言，其配置空間大小一般是 256字節(jié)，這個空間可以使用十六進(jìn)制工具 dump 出來，如下。(有關(guān) PCI
設(shè)備本身的三種地址空間，請參考附錄 LDD3)
# hexdump -C /sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/config
00000000 39 10 30 63 03 00 30 02 00 00 00 03 00 00 00 80 |9.0c..0.........|
00000010 08 00 00 d8 00 00 00 e1 01 d0 00 00 00 00 00 00 |................|
00000020 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 19 10 30 1b |..............0.|
00000030 00 00 00 00 40 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |....@...........|
00000040 01 50 02 06 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |.P..............|
00000050 02 00 30 00 0b 02 00 ff 00 00 00 00 00 00 00 00 |..0.............|
00000060 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
00000100
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這
個空間正好是 256字節(jié)大小，熟悉 PCI 的人們還可以知道，從 PCI 配置空間可以讀到有關(guān)此 PCI
設(shè)備的很多有用信息，如廠商代碼，設(shè)備代碼，IRQ 號碼等；前四個字節(jié) 0x39 0x10 0x30 0x63 就是按小端(little
endian)存放的2個短整數(shù)，因此其 PCI 廠商號碼和 PCI 設(shè)備號碼分別是 0x1039 和 0x6330
# lspci -v -d 1039:6330
01:00.0 VGA compatible controller: Silicon Integrated Systems [SiS] 661/741/760 PCI/AGP or 662/761Gx PCIE VGA Display Adapter (prog-if 00 [VGA controller])
Subsystem: Elitegroup Computer Systems Device 1b30
Flags: 66MHz, medium devsel
BIST result: 00
Memory at d8000000 (32-bit, prefetchable) [size=128M]
Memory at e1000000 (32-bit, non-prefetchable) [size=128K]
I/O ports at d000 [size=128]
Capabilities: [40] Power Management version 2
Capabilities: [50] AGP version 3.0
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在 PCI 設(shè)備上除了有 config 是配置空間對用戶的接口以外，還有 resource{0,1,2,...} 是資源空間，對應(yīng)著 PCI 設(shè)備的可映射內(nèi)存空間；此外 PCI 設(shè)備還提供了很多接口，全部列表如下：
# ls -lU /sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/
總計 0
-rw-r--r-- 1 root root 4096 12-09 00:28 uevent
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-09 00:27 resource
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-09 00:27 vendor
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-09 00:27 device
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-09 00:28 subsystem_vendor
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-09 00:28 subsystem_device
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-09 00:27 class
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-09 00:27 irq
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-09 00:28 local_cpus
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-09 00:28 local_cpulist
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-09 00:28 modalias
-rw------- 1 root root 4096 12-09 00:28 enable
-rw-r--r-- 1 root root 4096 12-09 00:28 broken_parity_status
-rw-r--r-- 1 root root 4096 12-09 00:28 msi_bus
lrwxrwxrwx 1 root root 0 12-09 00:28 subsystem -> ../../../../bus/pci
drwxr-xr-x 2 root root 0 12-09 00:28 power
-rw-r--r-- 1 root root 256 12-08 23:03 config
-rw------- 1 root root 134217728 12-08 23:03 resource0
-rw------- 1 root root 134217728 12-09 00:28 resource0_wc
-rw------- 1 root root 131072 12-08 23:03 resource1
-rw------- 1 root root 128 12-09 00:28 resource2
-r-------- 1 root root 0 12-09 00:28 rom
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可
以看到很多其它屬性文件，這些屬性文件的權(quán)限位也都是正確的，有 w 權(quán)限位的才是可以寫入。其中大小為
4096字節(jié)的屬性一般是純文本描述的屬性，可以直接 cat 讀出和用 echo 字符串的方法寫入；其它非
4096字節(jié)大小的一般是二進(jìn)制屬性，類似于上面的 config 屬性文件；關(guān)于純文本屬性和二進(jìn)制屬性，在下文 編程實踐：添加sysfs支持 一節(jié)會進(jìn)一步說明。
- 從
vendor, device, subsystem_vendor, subsystem_device, class, resource
這些只讀屬性上分別可以讀到此 PCI 設(shè)備的廠商號、設(shè)備號、子系統(tǒng)廠商號、子系統(tǒng)設(shè)備號、PCI類別、資源表等，這些都是相應(yīng) PCI
設(shè)備的屬性，其實就是直接從 config 二進(jìn)制文件讀出來，按照配置空間的格式讀出這些號碼；
- 使用 enable 這個可寫屬性可以禁用或啟用這個 PCI 設(shè)備，設(shè)備的過程很直觀，寫入1代表啟用，寫入0則代表禁用；
- subsystem 和 driver 符號鏈接文件分別指向?qū)?yīng)的 sysfs 位置；(這里缺少 driver 符號鏈接說明這個設(shè)備當(dāng)前未使用內(nèi)核級的驅(qū)動程序)
- resource0,
resource0_wc, resource1, resource2 等是從"PCI 配置空間"解析出來的資源定義段落分別生成的，它們是
PCI 總線驅(qū)動在 PCI 設(shè)備初始化階段加上去的，都是二進(jìn)制屬性，但沒有實現(xiàn)讀寫接口，只支持 mmap 內(nèi)存映射接口，嘗試進(jìn)行讀寫會提示
IO 錯誤，其中 _wc 后綴表示 "合并式寫入(write combined)" ，它們用于作應(yīng)用程序的內(nèi)存映射，就可以訪問對應(yīng)的 PCI
設(shè)備上相應(yīng)的內(nèi)存資源段落；
有了 PCI 核心對 sysfs
的完善支持，每個設(shè)備甚至不用單獨的驅(qū)動程序，如這里的 "0000:01:00.0" 不需要一個內(nèi)核級的驅(qū)動程序，有了 PCI
核心對該設(shè)備的配置空間發(fā)現(xiàn)機(jī)制，可以自動發(fā)現(xiàn)它的各個不同段落的資源屬性，在 Xorg 應(yīng)用程序中可以直接以
"/usr/lib/xorg/modules/drivers/sis_drv.so"
這個用戶空間的驅(qū)動程序?qū)ζ溥M(jìn)行映射，就可以直接操作此視頻卡了；
有了這一個 PCI 設(shè)備的示例可以知道，有了一個 PCI 設(shè)備的 /sys/devices/ 設(shè)備對象，去訪問它的各項屬性和設(shè)置屬性都非常簡單。
使用 uevent
在
sysfs 下的很多 kobject 下都有 uevent 屬性，它主要用于內(nèi)核與 udev (自動設(shè)備發(fā)現(xiàn)程序)之間的一個通信接口；從
udev 本身與內(nèi)核的通信接口 netlink 協(xié)議套接字來說，它并不需要知道設(shè)備的 uevent 屬性文件，但多了 uevent
這樣一個接口，可用于 udevmonitor 通過內(nèi)核向 udevd (udev 后臺程序)發(fā)送消息，也可用于檢查設(shè)備本身所支持的
netlink 消息上的環(huán)境變量，這個特性一般用于開發(fā)人員調(diào)試 udev 規(guī)則文件， udevtrigger 這個調(diào)試工具本身就是以寫各設(shè)備的
uevent 屬性文件實現(xiàn)的。
這些 uevent 屬性文件一般都是可寫的，其中 /sys/devices/ 樹下的很多 uevent 屬性在較新內(nèi)核下還支持可讀：
# find /sys/ -type f -name uevent -ls
11 0 -rw-r--r-- 1 root root 4096 12月 12 21:10 /sys/devices/platform/uevent
1471 0 -rw-r--r-- 1 root root 4096 12月 12 21:10 /sys/devices/platform/pcspkr/uevent
3075 0 -rw-r--r-- 1 root root 4096 12月 12 21:10 /sys/devices/platform/vesafb.0/uevent
3915 0 -rw-r--r-- 1 root root 4096 12月 12 21:10 /sys/devices/platform/serial8250/uevent
3941 0 -rw-r--r-- 1 root root 4096 12月 12 21:10 /sys/devices/platform/serial8250/tty/ttyS2/uevent
3950 0 -rw-r--r-- 1 root root 4096 12月 12 21:10 /sys/devices/platform/serial8250/tty/ttyS3/uevent
5204 0 -rw-r--r-- 1 root root 4096 12月 12 21:10 /sys/devices/platform/i8042/uevent
[...]
912 0 -rw-r--r-- 1 root root 4096 12月 12 21:17 /sys/devices/pci0000:00/0000:00:02.5/uevent
[...]
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上
面截取的最后一個是 SCSI 硬盤控制器設(shè)備的 uevent 屬性文件，這些 /devices/ 屬性文件都支持寫入，當(dāng)前支持寫入的參數(shù)有
"add","remove","change","move","online","offline"。如，寫入 "add"，這樣可以向
udevd 發(fā)送一條 netlink 消息，讓它再重新一遍相關(guān)的 udev 規(guī)則文件；這個功能對開發(fā)人員調(diào)試 udev 規(guī)則文件很有用。
# echo add > /sys/devices/pci0000:00/0000:00:02.5/uevent
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使用驅(qū)動(PCI)的 sysfs 屬性文件， bind, unbind 和 new_id
在設(shè)備驅(qū)動 /sys/bus/*/driver/... 下可以看到很多驅(qū)動都有 bind, unbind, new_id 這三個屬性，
# find /sys/bus/*/drivers/ -name bind -ls
...
|
每
一個設(shè)備驅(qū)動程序在程序內(nèi)以某種方式注明了可用于哪些硬件，如所有的 PCI 驅(qū)動都使用 MODULE_DEVICE_TABLE 聲明了所能驅(qū)動的
PCI 硬件的 PCI 設(shè)備號。但驅(qū)動程序不能預(yù)知未來，未來生產(chǎn)的新的硬件有可能兼容現(xiàn)有硬件的工作方式，就還可以使用現(xiàn)有硬件驅(qū)動程序來工作。在
bind 和 unbind 發(fā)明以前，這種情況除了修改 PCI 設(shè)備驅(qū)動程序的 DEVICE_TABLE
段落，重新編譯驅(qū)動程序，以外別無他法，在 2.6 內(nèi)核上添加了 bind 和 unbind
之后可以在不重新編譯的情況下對設(shè)備和驅(qū)動之間進(jìn)行手工方式地綁定。
而且對于有些硬件設(shè)備可以有多份驅(qū)動可用，但任何具體
時刻只能有一個驅(qū)動程序來驅(qū)動這個硬件，這時可以使用 bind/unbind
來強(qiáng)制使用和不使用哪一個驅(qū)動程序；(注意關(guān)于多種驅(qū)動程序的選擇，更好的管理方法是使用 modprobe.conf 配置文件，需要重啟才生效，而
bind/unbind 提供的是一種臨時的無需重啟立即生效的途徑；)
使用它們可以強(qiáng)制綁定某個設(shè)備使用或強(qiáng)制不使用某個驅(qū)動程序，操作方法就是通過 bind 和 unbind 接口。
# find /sys/ -type f \( -name bind -or -name unbind -or -name new_id \) -ls
69 0 -rw-r--r-- 1 root root 4096 12月 12 22:12 /sys/devices/virtual/vtconsole/vtcon0/bind
3072 0 --w------- 1 root root 4096 12月 12 22:15 /sys/bus/platform/drivers/vesafb/unbind
[...]
6489 0 --w------- 1 root root 4096 12月 12 22:09 /sys/bus/pci/drivers/8139too/unbind
6490 0 --w------- 1 root root 4096 12月 12 22:09 /sys/bus/pci/drivers/8139too/bind
6491 0 --w------- 1 root root 4096 12月 12 22:15 /sys/bus/pci/drivers/8139too/new_id
|
這個結(jié)果中特別提到了 8139too 這份驅(qū)動程序的這三個屬性文件，
# find /sys/bus/pci/drivers/8139too/ -ls
6435 0 drwxr-xr-x 2 root root 0 12月 12 22:08 /sys/bus/pci/drivers/8139too/
6436 0 lrwxrwxrwx 1 root root 0 12月 12 22:08 /sys/bus/pci/drivers/8139too/0000:00:0e.0 -> ../../../../devices/pci0000:00/0000:00:0e.0
6485 0 lrwxrwxrwx 1 root root 0 12月 12 22:08 /sys/bus/pci/drivers/8139too/module -> ../../../../module/8139too
6488 0 --w------- 1 root root 4096 12月 12 22:08 /sys/bus/pci/drivers/8139too/uevent
6489 0 --w------- 1 root root 4096 12月 12 22:08 /sys/bus/pci/drivers/8139too/unbind
6490 0 --w------- 1 root root 4096 12月 12 22:08 /sys/bus/pci/drivers/8139too/bind
6491 0 --w------- 1 root root 4096 12月 12 22:08 /sys/bus/pci/drivers/8139too/new_id
# echo 0000:00:0e.0 > /sys/bus/pci/drivers/8139too/unbind
-bash: echo: write error: 沒有那個設(shè)備
# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue state UNKNOWN
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UNKNOWN qlen 1000
link/ether 00:14:2a:d1:16:72 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.1.102/24 brd 192.168.1.255 scope global eth0
3: bond0: <BROADCAST,MULTICAST,MASTER> mtu 1500 qdisc noop state DOWN
link/ether 00:00:00:00:00:00 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
# echo -n 0000:00:0e.0 > /sys/bus/pci/drivers/8139too/unbind
# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue state UNKNOWN
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
3: bond0: <BROADCAST,MULTICAST,MASTER> mtu 1500 qdisc noop state DOWN
link/ether 00:00:00:00:00:00 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
# echo -n 0000:00:0e.0 > /sys/bus/pci/drivers/8139too/bind
# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue state UNKNOWN
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
3: bond0: <BROADCAST,MULTICAST,MASTER> mtu 1500 qdisc noop state DOWN
link/ether 00:00:00:00:00:00 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
4: eth0: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN qlen 1000
link/ether 00:14:2a:d1:16:72 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
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這一段操作過程演示了如何對 PCI 設(shè)備 "0000:00:0e.0" 強(qiáng)制取消綁定 "8139too" 驅(qū)動和強(qiáng)制綁定 "8139too" 驅(qū)動：
- 對 unbind 屬性寫入總線號碼(bus_id)即是強(qiáng)制取消綁定；
- 對 bind 屬性寫入總線號碼(bus_id)即是強(qiáng)制綁定；
注意，它要求的寫入的是總線號碼，對應(yīng)于PCI設(shè)備的總線號碼是按照 "domain(4位):bus(2位):slot(2位):function號(不限)" 的方式組織，是可以從其設(shè)備 kobject 節(jié)點上找到，而其它類型的總線有各自不同的規(guī)則；
請
特別注意： 在這一個例子中， "echo 0000:00:0e.0 >
/sys/bus/pci/drivers/8139too/unbind" 這第一個寫入命令以 "No such device"
為錯誤退出，而后續(xù)的 "echo -n" 命令則可以成功。這是因為內(nèi)核在對總線號碼進(jìn)行匹配時過于嚴(yán)格了，通常的 "echo"
命令寫入一個字符串會以一個換行符結(jié)束輸出，內(nèi)核所接收到的是帶有這個換行符的 bus_id 字符串，將它與內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的真正的 bus_id
字符串相比較，當(dāng)然不能找到；所幸的是，這個問題在最新的 2.6.28
開發(fā)中的內(nèi)核上已已經(jīng)解決，它將這個比較函數(shù)改為一個特殊實現(xiàn)的字符串比較，自動忽略結(jié)尾處的換行符，在 2.6.28-rc6
內(nèi)核上測試，不帶"-n"參數(shù)的 echo 命令已經(jīng)可以寫入成功。
而 new_id
屬性文件也可以以另一種途徑解決新的設(shè)備號問題：它是一個只寫的驅(qū)動屬性，可用于向其中寫新的設(shè)備號。它支持寫入 2至7個十六進(jìn)制整形參數(shù)，分別代表
vendor, device, subvendor, subdevice, class, class_mask, driver_data
最少為 2個是因為一個 PCI設(shè)備主要以廠商號(vendor)和設(shè)備號(device)所唯一標(biāo)定，其它 5個參數(shù)如果不輸入則缺省值為
PCI_ANY_ID(0xffff)。
5441 0 --w------- 1 root root 4096 12月 14 18:15 /sys/bus/pci/drivers/8139too/new_id
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從 8139too 驅(qū)動上可以看到它當(dāng)前所靜態(tài)支持的設(shè)備號碼列表，其中包括當(dāng)前系統(tǒng)中的設(shè)備 10ec:8139, 假設(shè)未來有一款 8140 設(shè)備也滿足 8139 設(shè)備的硬件通訊協(xié)議，于是可以使用 8139too 驅(qū)動程序來驅(qū)動它，操作如下
# echo '10ec 8140' > /sys/bus/pci/drivers/8139too/new_id
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這在不更新驅(qū)動程序的情況下調(diào)試設(shè)備很有用處。
使用 scsi_host 的 scan 屬性
在具有使用 SCSI 總線連接的主機(jī)上，與 PCI類似的是也采用四個號碼作為一組來描述一個設(shè)備，其中位于最頂層的是 scsi_host。
我們從設(shè)備類別 /class/為起點來探索：
# ls -lU /sys/class/scsi_host
總計 0
lrwxrwxrwx 1 root root 0 12-13 01:59 host0 -> ../../devices/pci0000:00/0000:00:02.5/host0/scsi_host/host0
lrwxrwxrwx 1 root root 0 12-13 01:59 host1 -> ../../devices/pci0000:00/0000:00:02.5/host1/scsi_host/host1
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注意這是 2.6.27 內(nèi)核的最新變化，在 /sys/class/ 下的都改為符號鏈接，真實的 kobject 都存在于 /sys/devices/ 中；我們這里探索其中的 host0 這個 SCSI 控制器：
# readlink -f /sys/class/scsi_host/host0
/sys/devices/pci0000:00/0000:00:02.5/host0/scsi_host/host0
# ls -lU /sys/devices/pci0000:00/0000:00:02.5/host0/scsi_host/host0
總計 0
-rw-r--r-- 1 root root 4096 12-13 02:02 uevent
lrwxrwxrwx 1 root root 0 12-13 02:02 subsystem -> ../../../../../../class/scsi_host
lrwxrwxrwx 1 root root 0 12-13 02:02 device -> ../../../host0
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-13 02:02 unique_id
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-13 02:02 host_busy
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-13 02:02 cmd_per_lun
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-13 02:02 can_queue
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-13 02:02 sg_tablesize
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-13 02:02 unchecked_isa_dma
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-13 02:02 proc_name
--w------- 1 root root 4096 12-13 02:02 scan
-rw-r--r-- 1 root root 4096 12-13 02:02 state
-rw-r--r-- 1 root root 4096 12-13 02:02 supported_mode
-rw-r--r-- 1 root root 4096 12-13 02:02 active_mode
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-13 02:02 prot_capabilities
-r--r--r-- 1 root root 4096 12-13 02:02 prot_guard_type
drwxr-xr-x 2 root root 0 12-13 02:02 power
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對這些屬性文件解釋如下：
- 有四個 SCSI 特有的可寫參數(shù)： scan,state,supported_mode,active_mode；可以向其中寫入不同的參數(shù)來控制此 SCSI 控制器的各種狀態(tài)；
- 其它一些可讀屬性用于讀取這個 SCSI 控制器的一些當(dāng)前值；
其
中的 scan 屬性文件在調(diào)試一些 SCSI 硬件驅(qū)動時很有用，它是只寫的，可以寫入三個至四個以空格分開的整數(shù)，用于分別指定對應(yīng)的 host,
channel, id, lun 進(jìn)行重新搜索。且這個 scan 屬性支持以"-"作為通配符，如以下命令可以執(zhí)行讓整個 scsi_host
進(jìn)行重新搜索，這個功能用于調(diào)試某些對熱挺拔實現(xiàn)不完善的 SCSI 驅(qū)動程序很有用：
# echo '- - -' >/sys/devices/pci0000:00/0000:00:02.5/host0/scsi_host/host0/scan
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內(nèi)核模塊中的 sysfs 屬性文件
以一個 8139too 模塊為例解釋在這個 kboject 下每一個屬性的用途；
# find /sys/module/8139too/ -ls
6408 0 -r--r--r-- 1 root root 4096 12月 13 02:17 /sys/module/8139too/version
6412 0 drwxr-xr-x 2 root root 0 12月 13 02:17 /sys/module/8139too/sections
6433 0 drwxr-xr-x 2 root root 0 12月 13 02:17 /sys/module/8139too/notes
6434 0 -r--r--r-- 1 root root 36 12月 13 02:17 /sys/module/8139too/notes/.note.gnu.build-id
6486 0 drwxr-xr-x 2 root root 0 12月 13 02:17 /sys/module/8139too/drivers
6487 0 lrwxrwxrwx 1 root root 0 12月 13 02:17 /sys/module/8139too/drivers/pci:8139too -> ../../../bus/pci/drivers/8139too
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其
中的屬性文件都是只讀的，用于提供信息。從 version, srcversion 上可以了解到這個模塊所聲明的版本號，源碼版本號，
refcnt 是模塊引用計數(shù)， sections 屬性組中有一些模塊加載至內(nèi)存的相應(yīng)節(jié)信息， drivers/ 目錄中是對所提供的驅(qū)動的鏈接；
因
為模塊是內(nèi)核驅(qū)動編程的最佳選擇，而一個模塊有可能提供多個驅(qū)動程序，因而在未知一個設(shè)備在用哪一個驅(qū)動的情況下可以先從 /sys/module/
查找相應(yīng)模塊的情況，再從 drivers/ 發(fā)現(xiàn)出真正的驅(qū)動程序?；蛘咭部梢酝耆催^來利用這些信息，先用 lspci/lshw 等工具找到
/sys/devices/ 下的設(shè)備節(jié)點，再從其設(shè)備的 driver 鏈接找到 /sys/bus/*/drivers/ 下的
device_driver, 再從 device_driver 下的 module 鏈接找到
/sys/module/*/，這樣就可以得到已加載模塊中空間是哪一個模塊在給一個設(shè)備提供驅(qū)動程序。
更多 sysfs 屬性文件
以
上所舉的例子僅僅是一些常見的 sysfs 屬性用法，實際的系統(tǒng)中還常常有很多其它的從未見過的 sysfs
屬性，因此只有舉例是不夠的，即使維護(hù)了一份 sysfs 屬性用法參考大全也不夠，未來的內(nèi)核版本還會出現(xiàn)新的 sysfs 屬性，因此還必須了解
Linux 內(nèi)核代碼以找到實現(xiàn)這些屬性的代碼位置，以學(xué)會在沒有相應(yīng)屬性文檔的情況從內(nèi)核源代碼來分析其 sysfs 屬性功能。
Sysfs 源碼分析和編程實踐
從源代碼中理解 sysfs 屬性的用途
更多的 sysfs 屬性的功能只能靠閱讀源代碼來理解。還是以上文提到的 scsi_host 的 scan 屬性來理解，這個功能沒有任何文檔上有描述，因此只能去讀源代碼。
在
內(nèi)核中， sysfs 屬性一般是由 __ATTR 系列的宏來聲明的，如對設(shè)備的使用 DEVICE_ATTR ，對總線使用 BUS_ATTR
，對驅(qū)動使用 DRIVER_ATTR ，對類別(class)使用 CLASS_ATTR, 這四個高級的宏來自于
<include/linux/device.h>, 都是以更低層的來自 <include/linux/sysfs.h>
中的 __ATTR/__ATRR_RO 宏實現(xiàn)； 因此我們在內(nèi)核源碼樹中相應(yīng)位置 drivers/scsi/
找到這幾個宏的使用情況，可以得到在 drivers/scsi/scsi_sysfs.c 中：
static ssize_t
store_scan(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
const char *buf, size_t count)
{
struct Scsi_Host *shost = class_to_shost(dev);
int res;
res = scsi_scan(shost, buf);
if (res == 0)
res = count;
return res;
};
static DEVICE_ATTR(scan, S_IWUSR, NULL, store_scan);
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DEVICE_ATTR
宏聲明有四個參數(shù)，分別是名稱、權(quán)限位、讀函數(shù)、寫函數(shù)。這里對應(yīng)的，名稱是 scan,
權(quán)限是只有屬主可寫(S_IWUSR)、沒有讀函數(shù)、只有寫函數(shù)。因此讀寫功能與權(quán)限位是對應(yīng)的，因為 DEVICE_ATTR
把權(quán)限位聲明與真正的讀寫是否實現(xiàn)放在了一起，減少了出現(xiàn)不一致的可能。(上文提到 /proc/scsi/scsi
接口的權(quán)限位聲明與其功能不對應(yīng)，這與注冊 proc
接口的函數(shù)設(shè)計中的不一致是有關(guān)系的，權(quán)限位聲明與功能實現(xiàn)不在代碼中同一個位置，因此易出錯。雖然修復(fù) /proc/scsi/scsi
的權(quán)限位錯誤很容易，但內(nèi)核團(tuán)隊中多年來一直沒有人發(fā)現(xiàn)或未有人去修正這個 BUG，應(yīng)該是與 /proc/scsi/
接口的過時有關(guān)，過時的功能會在未來某個內(nèi)核版本中去除。)
上面的 scan 屬性寫入功能是在
store_scan 函數(shù)中實現(xiàn)的，這個接口的四個參數(shù)中， buf/count 代表用戶寫入過來的字符串，它把 buf 進(jìn)一步傳給了
scsi_scan 函數(shù)；如果進(jìn)一步分析 scsi_scan 函數(shù)實現(xiàn)可以知道，它期望從 buf
中接受三個或四個整型值(也接受"-"作為通配符)，分別代表 host, channel, id 三個值，(第四個整數(shù)在早期內(nèi)核中曾代表 lun
號碼，但在較新內(nèi)核中第四個數(shù)字被忽略，僅作為向后兼容保留接受四個整數(shù))，然后對具體的 (host, channel, id)
進(jìn)行重新掃描以發(fā)現(xiàn)這個 SCSI 控制器上的設(shè)備變動。
添加 sysfs 支持
如果你正在開發(fā)的設(shè)備驅(qū)動程序中需要與用戶層的接口，一般可選的方法有：
- 注
冊虛擬的字符設(shè)備文件，以這個虛擬設(shè)備上的 read/write/ioctl 等接口與用戶交互；但 read/write 一般只能做一件事情，
ioctl 可以根據(jù) cmd 參數(shù)做多個功能，但其缺點是很明顯的： ioctl 接口無法直接在 Shell 腳本中使用，為了使用 ioctl
的功能，還必須編寫配套的 C語言的虛擬設(shè)備操作程序， ioctl 的二進(jìn)制數(shù)據(jù)接口也是造成大小端問題 (big endian與little
endian)、32位/64位不可移植問題的根源；
- 注冊 proc 接口，接受用戶的 read/write/ioctl 操作；同樣的，一個 proc 項通常使用其 read/write/ioctl 接口，它所存在的問題與上面的虛擬字符設(shè)備的的問題相似；
- 注冊 sysfs 屬性；
最
重要的是，添加虛擬字符設(shè)備支持和注冊 proc 接口支持這兩者所需要增加的代碼量都并不少，最好的方法還是使用 sysfs
屬性支持，一切在用戶層是可見的透明，且增加的代碼量是最少的，可維護(hù)性也最好；方法就是使用
<include/linux/device.h> 頭文件提供的這四個宏，分別應(yīng)用于總線/類別/驅(qū)動/設(shè)備四種內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對象上：
#define BUS_ATTR(_name, _mode, _show, _store) struct bus_attribute bus_attr_##_name = __ATTR(_name, _mode, _show, _store)
#define CLASS_ATTR(_name, _mode, _show, _store) struct class_attribute class_attr_##_name = __ATTR(_name, _mode, _show, _store)
#define DRIVER_ATTR(_name, _mode, _show, _store) struct driver_attribute driver_attr_##_name = __ATTR(_name, _mode, _show, _store)
#define DEVICE_ATTR(_name, _mode, _show, _store) struct device_attribute dev_attr_##_name = __ATTR(_name, _mode, _show, _store)
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總線(BUS)和類別(CLASS)屬性一般用于
新設(shè)計的總線和新設(shè)計的類別，這兩者一般是不用的；因為你的設(shè)備一般是以PCI等成熟的常規(guī)方式連接到主機(jī)，而不會去新發(fā)明一種類型；使用驅(qū)動屬性和設(shè)備
屬性的區(qū)別就在于：看你的 sysfs 屬性設(shè)計是針對整個驅(qū)動有效的還是針對這份驅(qū)動所可能支持的每個設(shè)備分別有效。
從
頭文件中還可以找到 show/store 函數(shù)的原型，注意到它和虛擬字符設(shè)備或 proc 項的 read/write
的作用很類似，但有一點不同是 show/store 函數(shù)上的 buf/count 參數(shù)是在 sysfs
層已作了用戶區(qū)/內(nèi)核區(qū)的內(nèi)存復(fù)制，虛擬字符設(shè)備上常見的 __user 屬性在這里并不需要，因而也不需要多一次
copy_from_user/copy_to_user, 在 show/store 函數(shù)參數(shù)上的 buf/count
參數(shù)已經(jīng)是內(nèi)核區(qū)的地址，可以直接操作。
上面四種都是 Linux 統(tǒng)一設(shè)備模型所添加的高級接口，如果使用
sysfs 所提供的底層接口的話，則還有下面兩個，定義來自 <include/linux/sysfs.h>
：(上面的總線/類別/驅(qū)動/設(shè)備四個接口都是以這里的__ATTR實現(xiàn)的)
#define __ATTR(_name,_mode,_show,_store) { .attr = {.name = __stringify(_name), .mode = _mode }, .show = _show, .store = _store, }
#define __ATTR_RO(_name) { .attr = { .name = __stringify(_name), .mode = 0444 }, .show = _name##_show, }
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上
面這些宏都是在注冊總線/類別/驅(qū)動/設(shè)備時作為缺省屬性而使用的，在實際應(yīng)用中還有一種情況是根據(jù)條件動態(tài)添加屬性，如 PCI 設(shè)備上的
resource{0,1,2,...} 屬性文件，因為一個 PCI 設(shè)備上的可映射資源究竟有多少無法預(yù)知，也只能以條件判斷的方式動態(tài)添加上。
int __must_check sysfs_create_file(struct kobject *kobj,
const struct attribute *attr);
int __must_check sysfs_create_bin_file(struct kobject *kobj,
struct bin_attribute *attr);
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這兩個函數(shù)可以對一個 kobject 動態(tài)添加上文本屬性或二進(jìn)制屬性，這也是唯一可以添加二進(jìn)制屬性的方法。
二進(jìn)制屬性與普通文本屬性的區(qū)別在于：
- 二進(jìn)制屬性
struct bin_attribute 中內(nèi)嵌一個 struct attribute 結(jié)構(gòu)體對象，因此具有普通屬性的所有功能特征；
- 二進(jìn)制屬性上多一個 size 用來描述此二進(jìn)制文件的大小，而普通屬性文件的大小總是 4096, 準(zhǔn)確地說，應(yīng)該是一個內(nèi)存頁的大小，因為從當(dāng)前 sysfs 內(nèi)核實現(xiàn)來說，它分配一個內(nèi)存頁面來作為 (buf/count) 的緩沖區(qū)；
- 二進(jìn)制屬性比普通屬性多內(nèi)存映射(mmap)接口的支持；
編程示例，對 LDD3 一書中的 lddbus 驅(qū)動程序的 sysfs 改進(jìn)
首先，這個程序本身是針對當(dāng)時作者寫書的年代的內(nèi)核(2.6.11)而編寫的，在當(dāng)前的 Fedora10 系統(tǒng) (2.6.27.5-117.fc10.i686) 上甚至無法編譯編譯通過；因此首先需要將它移植過來至少達(dá)到可運行狀態(tài)；
附件的壓縮包中含有修改過的 lddbus, sculld 的源代碼和修改過程的四個patch:
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小結(jié)
sysfs
給應(yīng)用程序提供了統(tǒng)一訪問設(shè)備的接口，但可以看到， sysfs 僅僅是提供了一個可以統(tǒng)一訪問設(shè)備的框架，但究竟是否支持 sysfs
還需要各設(shè)備驅(qū)動程序的編程支持；在 2.6 內(nèi)核誕生 5年以來的發(fā)展中，很多子系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動程序逐漸轉(zhuǎn)向了 sysfs
作為與用戶空間友好的接口，但仍然也存在大量的代碼還在使用舊的 proc 或虛擬字符設(shè)備的 ioctl 方式；如果僅從最終用戶的角度來說，
sysfs 與 proc 都是在提供相同或類似的功能，對于舊的 proc 代碼，沒有絕對的必要去做 proc 至 sysfs
的升級；因此在可預(yù)見的將來， sysfs 會與 proc, debugfs, configfs 等共存很長一段時間。
下載 |
