linux文件系统的系统分析--(六)sysfs下目录的创建

       对sysfs和设备模型有了解的都会知道sysfs实际是为了将设备模型导出到用户空间的一个内存文件系统。

       设备模型的关键结构体kobject会组成设备模型的树形结构，而sysfs的关键结构体sysfs_dirent也是类似的树形的结构，vfs中的dentry同样是类似的树形结构。

       sysfs目录文件的创建都是由设备模型的上层构件(bus device driver class)在注册的时候调用它们内含的kobject(设备模型的底层基石)的添加注册操作，而kobject的操作就调用sysfs文件系统的具体操作。

       这些结构体是有联系的，但这一次我们先不过度关注他们的联系，仅仅对sysfs下目录和文件的创建做个分析：

       先看结构体kobject和sysfs_dirent：

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;
	unsigned int uevent_suppress:1;
};

struct sysfs_dirent {
	atomic_t		s_count;
	atomic_t		s_active;
#ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
	struct lockdep_map	dep_map;
#endif
	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;
	unsigned short		s_mode;
	ino_t			s_ino;
	struct sysfs_inode_attrs *s_iattr;
};

       sysfs_dirent结构中的union有四项：目录、链接文件，属性文件和二进制属性文件。

       我们vfs中有inode和entry两种关键的对象，在很多文件系统的设计中，都会有类似omfs_inode和omfs_extent_entry等等结构体来抽象表明具体文件系统的节点和目录项。

       而在sysfs中，不管是目录还是文件，都用同一个结构体sysfs_dirent来表示，这个结构体可以说是inode和dentry的综合，因为有

      unsignedint s_flags;

              unsignedshort s_mode;

              ino_t s_ino;

       等类似于inode的内容，也有

             structsysfs_dirent *s_parent;

             structsysfs_dirent *s_sibling;

             constchar *s_name;

       等类似于dentry的内容。

       总的来说，sysfs_dirent结构体是sysfs和kobject建立连接的桥梁。

       我们知道，kobject对应于sysfs下的一个目录：

structsysfs_elem_dir {
structkobject	 *kobj;
/*children list starts here and goes through sd->s_sibling */
structsysfs_dirent	*children;
};

       上面的结构体紧密的将 kobject和 sysfs_dirent联系起来。kobject代表目录，而对于代表目录的sysfs_dirent,内嵌的sysfs_elem_dir有kobject的指针，所以kobject和sysfs_dirent

        是你中有我，我中有你。不过对于文件就不一样了，因为文件也有自己的sysfs_dirent,而文件并没有自己的kobject。

        在普通的文件系统中，比如omfs中，建立一个目录的话，首先会从物理存储介质(磁盘)中读取相关信息填充omfs下的omfs_inode结构体，然后会建立vfs层的inode和dentry等结构体。

       而在sysfs中，在建立目录和文件时，只会通过sysfs_dirent结构体来建立目录文件的层次结构，而看不到vfs中的dentry、inode。既然是linux下的文件系统，不管多么特殊，肯定要有inode和dentry的，sysfs文件系统也不例外，只不过sysfs将建立inode和dentry的操作推到sysfs_lookup函数中来做，在sysfs_lookup中还会建立dentry与sysfs_dirtnt的关系。dentry->d_fsdata= sysfs_get(sd);

       其实这个关系，在sysfs_fill_super就有体现：

root->d_fsdata= &sysfs_root;

struct sysfs_dirent sysfs_root = {
	.s_name		= "",
	.s_count	= ATOMIC_INIT(1),
	.s_flags	= SYSFS_DIR,
	.s_mode		= S_IFDIR | S_IRWXU | S_IRUGO | S_IXUGO,
	.s_ino		= 1,
};

       这个sysfs_root就是sysfs_dirent层次结构中的根。

        下面是sysfs创建目录的过程，注意的是这个过程只能通过kobject的操作来实现，在/sys下用mkdir是没作用的

int sysfs_create_dir(struct kobject * kobj)
{
	struct sysfs_dirent *parent_sd, *sd;
	int error = 0;

	BUG_ON(!kobj);

	if (kobj->parent)
		parent_sd = kobj->parent->sd;
	else
		parent_sd = &sysfs_root;

	error = create_dir(kobj, parent_sd, kobject_name(kobj), &sd);
	if (!error)
		kobj->sd = sd;
	return error;
}

static int create_dir(struct kobject *kobj, struct sysfs_dirent *parent_sd,
		      const char *name, struct sysfs_dirent **p_sd)
{
	umode_t mode = S_IFDIR| S_IRWXU | S_IRUGO | S_IXUGO;
	struct sysfs_addrm_cxt acxt;
	struct sysfs_dirent *sd;
	int rc;

	/* allocate */
	sd = sysfs_new_dirent(name, mode, SYSFS_DIR);   //初始化sysfs_dirent结构体
	if (!sd)
		return -ENOMEM;
	sd->s_dir.kobj = kobj;              //sysfs_dirent与kobject的联系建立

	/* link in */
	sysfs_addrm_start(&acxt, parent_sd);
	rc = sysfs_add_one(&acxt, sd);
	sysfs_addrm_finish(&acxt);

	if (rc == 0)
		*p_sd = sd;
	else
		sysfs_put(sd);
	return rc;
}

         在sysfs_add_one是层次关系的建立：

int __sysfs_add_one(struct sysfs_addrm_cxt *acxt, struct sysfs_dirent *sd)
{
	struct sysfs_inode_attrs *ps_iattr;

	if (sysfs_find_dirent(acxt->parent_sd, sd->s_name))
		return -EEXIST;

	sd->s_parent = sysfs_get(acxt->parent_sd);       //建立上下层次间的父子关系

	sysfs_link_sibling(sd);                        //建立同一层次的兄弟关系

	/* Update timestamps on the parent */
	ps_iattr = acxt->parent_sd->s_iattr;                    
	if (ps_iattr) {
		struct iattr *ps_iattrs = &ps_iattr->ia_iattr;
		ps_iattrs->ia_ctime = ps_iattrs->ia_mtime = CURRENT_TIME;
	}

	return 0;
}

        在sysfs_link_sibling中关键代码：

	for (pos = &parent_sd->s_dir.children; *pos; pos = &(*pos)->s_sibling) {
		if (sd->s_ino < (*pos)->s_ino)
			break;
	}

          根据s_ino从小到大的顺序组成一个链。

           附上一个图，这个关系就一目了然：

    从这个图可以很清楚的看到sysfs中sysfs_dirent架成的树形结构(注意他们的s_ino排列)，这个结构和kobject，dentry的树形结构几乎一致，因为他们是有联系的，后面我们会一步步理清他们的联系，到时侯就明白sysfs是如何将设备模型(kobject)倒成文件系统的。

    上面的图没有画全，bus-->class-->firmware-->kernel-->power-->module-->block.

     使用的画图工具是linux下的dia  diagram edit，还算比较好用。