Linux启动——初始化input子系统

在Linux内核中，input.c（位于drivers/input/目录）是输入子系统的核心文件，负责管理键盘、鼠标、触摸屏等输入设备。它的启动和初始化过程与内核启动流程紧密相关。以下是详细解析：

1. 输入子系统概述

Linux输入子系统采用分层架构：

• 设备驱动层：硬件设备的具体驱动（如键盘、鼠标驱动）。
• 核心层：input.c实现的核心逻辑，管理设备注册与事件处理。
• 事件处理层：将输入事件传递给用户空间（如evdev、joydev）。

2. input.c的初始化流程

2.1 内核编译阶段

• 配置选项：通过CONFIG_INPUT内核配置选项启用输入子系统。
• 模块化支持：部分驱动可编译为模块（如CONFIG_INPUT_MOUSE）。

2.2 内核启动阶段

input.c的初始化始于内核启动时的子系统注册过程：

1. input_init()函数调用
   在start_kernel()（内核主初始化函数）中，会调用input_init()注册输入子系统：

   // init/main.c
   asmlinkage __visible void __init start_kernel(void)
   {
       // ...
       input_init();  // 初始化输入子系统
       // ...
   }
   

2. input_init()实现
   input_init()位于drivers/input/input.c，主要完成：

   // drivers/input/input.c
   static int __init input_init(void)
   {
       int err;
       
       // 创建输入子系统的sysfs目录
       input_class = class_create(THIS_MODULE, "input");
       if (IS_ERR(input_class))
           return PTR_ERR(input_class);
       
       // 注册输入子系统的设备类型
       input_class->devnode = input_devnode;
       
       // 初始化输入设备列表和事件队列
       INIT_LIST_HEAD(&input_dev_list);
       init_rwsem(&input_mutex);
       
       // 注册input核心到sysfs
       err = bus_register(&input_bus_type);
       if (err)
           goto fail1;
       
       // 注册输入设备的属性
       err = input_register_handle_types();
       if (err)
           goto fail2;
       
       // 初始化输入子系统的工作队列
       input_wq = alloc_workqueue("input", WQ_HIGHPRI, 0);
       if (!input_wq) {
           err = -ENOMEM;
           goto fail3;
       }
       
       return 0;
       
   fail3:
       input_unregister_handle_types();
   fail2:
       bus_unregister(&input_bus_type);
   fail1:
       class_destroy(input_class);
       return err;
   }
   subsys_initcall(input_init);  // 标记为子系统初始化函数
   

3. 设备驱动注册
   输入设备驱动（如键盘、鼠标驱动）在初始化时会向输入子系统注册：

   // 示例：键盘驱动注册
   static int __init keyboard_init(void)
   {
       struct input_dev *dev;
       
       // 分配输入设备结构体
       dev = input_allocate_device();
       if (!dev)
           return -ENOMEM;
       
       // 设置设备属性（如支持的事件类型）
       dev->name = "My Keyboard";
       dev->id.bustype = BUS_USB;
       dev->id.vendor  = 0x1234;
       dev->id.product = 0x5678;
       
       // 设置设备支持的按键
       set_bit(KEY_A, dev->keybit);
       set_bit(KEY_B, dev->keybit);
       // ...
       
       // 注册设备到输入子系统
       return input_register_device(dev);
   }
   

3. 输入事件处理流程

1. 硬件触发
   当用户操作输入设备（如按下按键）时，硬件产生中断。

2. 中断处理
   设备驱动的中断处理函数捕获事件，并通过input_report_key()等函数向输入子系统报告：

   // 键盘中断处理函数示例
   static irqreturn_t keyboard_irq(int irq, void *dev_id)
   {
       struct input_dev *dev = dev_id;
       int key_code = read_key_code();  // 读取按键码
       
       // 报告按键事件
       input_report_key(dev, key_code, 1);  // 1表示按下
       input_sync(dev);  // 同步事件
       
       return IRQ_HANDLED;
   }
   

3. 事件传递
   输入子系统将事件通过evdev等处理层传递给用户空间：

   • 用户空间通过/dev/input/eventX设备文件读取事件。
   • 应用程序（如Xorg、Wayland）处理事件并更新界面。

4. 输入子系统的关键数据结构

• struct input_dev
  表示一个输入设备，包含设备信息、支持的事件类型和回调函数。

• struct input_handle
  连接输入设备和事件处理程序（如evdev）。

• struct input_handler
  定义事件处理逻辑（如evdev_handler处理通用输入事件）。

5. 总结

input.c的启动是内核初始化的一部分，主要流程为：

1. 内核启动：调用start_kernel()，其中包含input_init()。
2. 子系统注册：input_init()创建sysfs目录、初始化设备列表和工作队列。
3. 设备驱动注册：各类输入设备驱动向输入子系统注册，声明支持的事件类型。
4. 事件处理：设备触发事件后，驱动报告给输入子系统，再由处理层传递到用户空间。

理解这一流程有助于开发输入设备驱动或调试输入相关问题。