随着计算机的周边外设越来越丰富,设备管理已经成为现代操作系统的一项重要任务,这对于Linux来说也是同样的情况。每次Linux内核新版本的发布,都会伴随着一批设备驱动进入内核。在Linux内核里,驱动程序的代码量占有了相当大的比重。下图是我在网络上搜索到的一幅Linux内核代码量的统计图,对应的内核版本是2.6.29。
我们可以很明显的看到,在Linux内核中驱动程序的比例已经非常高了。
Linux 2.6内核最初为了应付电源管理的需要,提出了一个设备模型来管理所有的设备。在物理上,外设之间是有一种层次关系的,比如把一个U盘插到笔记本上,实际上这个U盘是接在一个USB Hub上,USB Hub又是接在USB 2.0 Host Controller (EHCI)上,最终EHCI又是一个挂在PCI Bus上的设备。这里的一个层次关系是:PCI->EHCI->USB Hub->USB Disk。如果操作系统要进入休眠状态,首先要逐层通知所有的外设进入休眠模式,然后整个系统才可以休眠。因此,需要有一个树状的结构可以把所有的外设组织起来。这就是最初建立Linux设备模型的目的。
当然,Linux设备模型给我们带来的便利远不止如此。既然已经建立了一个组织所有设备和驱动的树状结构,用户就可以通过这棵树去遍历所有的设备,建立设备和驱动程序之间的联系,根据类型不同也可以对设备进行归类,这样就可以更清晰的去“看”这颗枝繁叶茂的大树。另外,Linux驱动模型把很多设备共有的一些操作抽象出来,大大减少了重复造轮子的可能。同时Linux设备模型提供了一些辅助的机制,比如引用计数,让开发者可以安全高效的开发驱动程序。达成了以上这些好处之后,我们还得到了一个非常方便的副产品,这就是sysfs----一个虚拟的文件系统。sysfs给用户提供了一个从用户空间去访问内核设备的方法,它在Linux里的路径是/sys。这个目录并不是存储在硬盘上的真实的文件系统,只有在系统启动之后才会建起来。
下面这个命令可以用来显示sysfs的大致结构:
tree /sys |
这个命令的信息量非常大,我就不贴出来了,如果有兴趣的话可以看看这里,或者自己动手实验一下。
我们来看看第一层目录结构:
/sys |