Разработка ядра Linux - Роберт Лав

Обратите внимание, что для обработки указанного атрибута используется структура sysfs_ops, соответствующая типу ktype объекта. Иными словами, существующие функции show() и store(), которые используются для объекта по умолчанию, должны иметь возможность обработать вновь созданный атрибут.

Кроме того, существует возможность создавать символьные ссылки. Создать символьную ссылку на файловой системе sysfs можно с помощью вызова следующей функции.

int sysfs_create_link(struct kobject *kobj,

 struct kobject *target, char *name);

Эта функция создает символьную ссылку с именем name в каталоге объекта, соответствующего параметру kobj, на каталог, соответствующий параметру target. Эта функция возвращает нулевое значение в случае успеха и отрицательный код ошибки в противном случае.

Удаление созданного атрибута

Удаляется атрибут с помощью вызова функции sysfs_remove_file().

void sysfs_remove_file(struct kobject *kobj,

 const struct attribute *attr);

После возврата из этой функции указанный атрибут больше не отображается в каталоге объекта.

Символьная ссылка, созданная с помощью функции sysfs_create_link(), может быть удалена с помощью функции sysfs_remove_link().

void sysfs_remove_link(struct kobject *kobj, char *name);

После возврата из функции символьная ссылка с именем name удаляется из каталога, на который отображается объект kobj.

Все эти четыре функции объявлены в файле <linux/kobject.h>. Функции sysfs_create_file() и sysfs_remove_file() определены в файле fs/sysfs/file.c, а функции sysfs_create_link() и sysfs_remove_link() — в файле fs/sysfs/symlink.c.

Соглашения по файловой системе sysfs

Файловая система sysfs — это место, где должна реализовываться функциональность, для которой раньше использовался системный вызов ioctl() для специальных файлов устройств, или файловая система procfs. Сегодня модно выполнять такие вещи через атрибуты файловой системы sysfs в соответствующем каталоге. Например, вместо того чтобы реализовать новую директиву ioctl() для специального файла устройства, лучше добавить соответствующий атрибут в каталоге файловой системы sysfs, который относится к этому устройству. Такой подход позволяет избежать использования небезопасных, из-за отсутствия проверки типов аргументов, директив ioctl(), а также файловой системы /proc с ее бессистемным расположением файлов и каталогов.

Однако чтобы файловая система sysfs оставалась четко организованной и интуитивно понятной, разработчики должны придерживаться определенных соглашений.

Во-первых, каждый атрибут sysfs должен экспортировать значение одной переменной на файл. Значения должны быть в текстовом формате и соответствовать простым типам языка программирования С. Целью такого представления является необходимость избежать чрезвычайно запутанного и плохо структурированного представления информации, которое мы сегодня имеем на файловой системе /proc. Использование одной переменной на файл позволяет легко считывать и записывать данные из командной строки, а также просто работать через файловую систему sysfs с данными ядра в программах, написанных на языке С. В случаях, когда одно значение на файл приводит к неэффективному представлению информации, допустимо использование файлов, в которых хранится несколько значений одного типа. Эти данные необходимо четко разделять. Наиболее предпочтительным разделителем является символ пробела. При разработке кода ядра необходимо всегда помнить, что файлы файловой системы sysfs являются представлениями переменных ядра, и ориентироваться на доступ к ним из пространства пользователя, в частности из командной строки.

Во-вторых, данные файловой системы sysfs должны быть организованы в виде четкой иерархии. Для этого необходимо правильно разрабатывать связи "родитель- потомок" объектов kobject. Связывать атрибуты с объектами kobject необходимо с учетом того, что эта иерархия объектов существует не только в ядре, но и экспортируется в пространство пользователя. Структуру файловой системы sysfs необходимо поддерживать в четком виде!

Наконец, необходимо помнить, что файловая система sysfs является службой ядра и в некотором роде интерфейсом ядра к прикладным программам (Application Binary Interface, ABT). Пользовательские программы должны разрабатываться в соответствии с наличием, положением, содержимым и поведением каталогов и файлов на файловой системе sysfs. Изменение положения существующих файлов крайне не рекомендуется, а изменение поведения атрибутов, без изменения их имени или положения, может привести к серьезным проблемам.

Эти простые соглашения позволяют с помощью файловой системы sysfs обеспечить в пространстве пользователя интерфейс ядра с широкими возможностями. При правильном использовании файловой системы sysfs разработчики прикладных программ не будут вас ругать и будут вам благодарны за хороший код.

Уровень событий ядра

Уровень событий ядра (kernel event layer) — это подсистема, которая позволяет передавать информацию о различных событиях из ядра в пространство пользователя и реализована, как вы уже, наверное, догадываетесь, на базе объектов kobject. После выпуска ядра версии 2.6.0 стало ясно, что необходим механизм для отправления сообщений из ядра в пространство пользователя, в частности для настольных рабочих компьютеров, что позволит сделать такие системы более функциональными, а также лучше использовать асинхронную обработку. Идея состояла в том, что ядро будет помещать возникающие события в стек. Например, "Жесткий диск переполнен!", "Процессор перегрелся!", "Раздел диска смонтирован!", "На горизонте появился пиратский корабль!" (последнее, конечно, шутка).

Первые реализации подсистемы событий ядра появились незадолго до того, как эта подсистема стала тесно связанной с объектами kobject и файловой системой sysfs. В результате такой связи реализация получилась достаточно красивой. В модели уровня событий ядра, события представляются в виде сигналов, которые посылаются объектами, в частности объектами типа kobject. Так как объекты отображаются на элементы каталогов файловой системы sysfs, то источниками событий являются определенные элементы пути на файловой системе sysfs. Например, если поступившее событие связано с первым жестким диском, то адресом источника события является каталог /sys/block/hda. Внутри же ядра источником события является соответствующий объект kobject.

Каждому событию присваивается определенная строка символов, которая представляет сигнал и называется командой (verb) или действием (action). Эта строка символов содержит в себе информацию о том, что именно произошло, например изменение (modified) или размонтирование (unmounted).

Каждое событие может нести в себе некоторую дополнительную информацию (дополнительную нагрузку, payload). Вместо того чтобы передавать в пространство пользователя строку, которая содержит эту полезную информацию, данная дополнительная информация представляется с помощью атрибутов, отображаемых на файловой системе sysfs.

События ядра поступают из пространства ядра в пространство пользователя через интерфейс netlink. Интерфейс netlink — это специальный тип высокоскоростного сетевого сокета групповой передачи (multicast), который используется для передачи сообщений, связанных с сетевой подсистемой. Использование интерфейса netlink позволяет выполнить обработку событий ядра с помощью простых блокирующих вызовов функций для чтения информации из сокетов. Задача пространства пользователя — реализовать системный процесс-демон, который выполняет прослушивание сокета, считывает информацию о всех приходящих событиях, обрабатывает их и отправляет полученные сообщения в системный стек пространства пользователя. Одна из возможных реализаций такого демона, работающего в пространстве пользователя, — это D-BUS[90]. который также реализует и системную шину сообщений. Таким образом, ядро может подавать сигналы так же, как это делают все остальные компоненты системы.

Для отправки события в пространство пользователя код ядра должен вызвать функцию kobject_uevent().

int kobject_uevent(struct kobject *kobj,

 enum kobject_action action, struct attribute *attr);

Первый параметр указывает объект kobject, который является источником сигнала. Соответствующее событие ядра будет содержать элемент пути на файловой системе sysfs, связанный с объектом, сгенерировавшим сигнал.

Второй параметр позволяет указать команду или событие, которое описывает сигнал. Сгенерированное событие ядра будет содержать строку, которая соответствует номеру, передаваемому в качестве значения параметра enum kobject_action. Вместо того чтобы непосредственно передать строку, здесь используется ее номер, который имеет тип перечисления (enum). Это дает возможность более строго выполнить проверку типов, изменить соответствие между номером строки и самой строкой в будущем, а также уменьшить количество ошибок и опечаток. Перечисления определены в файле <linux/kobject_uevent.h> и имеют имена в формате KOBJ_foo. На момент написания книги были определены следующие события: KOBJ_MOUNT, KOBJ_UNMOUNT, KOBJ_ADD, KOBJ_REMOVE и КОВJ_CHANGE. Эти значения отображаются на строки "mount" (монтирование), "unmount" (размонтирование), "add" (добавление), "remove" (удаление) и "change" (изменение) соответственно. Допускается добавление новых значений событий, если существующих значений недостаточно.