總線，設(shè)備，和驅(qū)動(dòng)的關(guān)聯(lián)

　　Linux設(shè)備模型中三個(gè)很重要的概念就是總線,設(shè)備,驅(qū)動(dòng).即bus,device,driver,而實(shí)際上內(nèi)核中也定義了這么一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),他們是 struct bus_type,struct device,struct device_driver,這三個(gè)重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都來自一個(gè)地方,include/linux/device.h.我們知道總線有很多種,pci總線,scsi總線,usb 總線,所以我們會(huì)看到 Linux 內(nèi)核代碼中出現(xiàn)pci_bus_type,scsi_bus_type,usb_bus_type,他們都是struct bus_type類型的變量.而struct bus_type結(jié)構(gòu)中兩個(gè)非常重要的成員就是 struct kset drivers 和 struct kset devices.kset 和另一個(gè)叫做 kobject正是 Linux Kernel 2.6中設(shè)備模型的基本元素,但此處我們卻不愿多講,因?yàn)闀簳r(shí)不用去認(rèn)識他們.我們的生命中會(huì)遇見許許多多的人和事,但更多的人和事與我們只是擦肩而過,只是我們生命中的過客而已.在我們?nèi)松碾娪爸?他們也許只有一個(gè)鏡頭,甚至那一個(gè)鏡頭后來也被剪輯掉了.這里我們只需要知道,drivers 和 devices 的存在,讓struct bus_type與兩個(gè)鏈表聯(lián)系了起來,一個(gè)是 devices 的鏈表,一個(gè)是drivers 的鏈表,也就是說,知道一條總線所對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),就可以找到這條總線所關(guān)聯(lián)的設(shè)備有哪些,又有哪些支持這類設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序.

　　而要實(shí)現(xiàn)這些,就要求每次出現(xiàn)一個(gè)設(shè)備就要向總線匯報(bào),或者說注冊,每次出現(xiàn)一個(gè)驅(qū)動(dòng),也要向總線報(bào),或者說注冊.比如系統(tǒng)初始化的時(shí)候,會(huì)掃描連接了哪些設(shè)備,并為每一個(gè)設(shè)備建立起一個(gè) struct device的變量,每一次有一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序,就要準(zhǔn)備一個(gè) struct device_driver結(jié)構(gòu)的變量.把這些變量統(tǒng)統(tǒng)加入相應(yīng)的鏈表,device插入devices鏈表,driver插入drivers鏈表. 這樣通過總線就能找到每一個(gè)設(shè)備,每一個(gè)驅(qū)動(dòng).

　　然而,假如計(jì)算機(jī)里只有設(shè)備卻沒有對應(yīng)的驅(qū)動(dòng),那么設(shè)備無法工作.反過來,倘若只有驅(qū)動(dòng)卻沒有設(shè)備,驅(qū)動(dòng)也起不了任何作用.在他們遇見彼此之前,雙方都如同路埂的野草,一個(gè)飄啊飄,一個(gè)搖啊搖,誰也不知道未來在哪里,只能在生命的風(fēng)里飄搖.于是總線上的兩張表里就慢慢的就掛上了那許多孤單的靈魂.devices 開始多了,drivers 開始多了,他們像是兩個(gè)來自世界,devices 們彼此取暖,drivers 們一起狂歡,但他們有一點(diǎn)是相同的,都只是在等待屬于自己的那個(gè)另一半.

　　看代碼的我,一直好奇的想知道,他們是否和我們現(xiàn)實(shí)中一樣,有些人注定是等別人,而有些人是注定被人等的.

　　struct bus_type中為 devices 和 drivers 準(zhǔn)備了兩個(gè)鏈表,而代表 device的結(jié)構(gòu)體struct device中又有兩個(gè)成員,struct bus_type *bus 和struct device_driver *driver,同樣,代表driver 的結(jié)構(gòu)體 struct device_driver同樣有兩個(gè)成員,struct bus_type *bus和 struct list_head devices,struct device和 struct device_driver的定義和 struct bus_type一樣,在 include/linux/device.h 中.憑一種男人的直覺,可以知曉,struct device中的 bus記錄的是這個(gè)設(shè)備連在哪條總線上,driver記錄的是這個(gè)設(shè)備用的是哪個(gè)驅(qū)動(dòng),反過來,struct device_driver中的bus代表的也是這個(gè)驅(qū)動(dòng)屬于哪條總線,devices記錄的是這個(gè)驅(qū)動(dòng)支持的那些設(shè)備,沒錯(cuò),是devices(復(fù)數(shù)),而不是device(單數(shù)),因?yàn)橐粋€(gè)驅(qū)動(dòng)程序可以支持一個(gè)或多個(gè)設(shè)備,反過來一個(gè)設(shè)備則只會(huì)綁定給一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序.

　　于是我們想知道,關(guān)于 bus,關(guān)于 device,關(guān)于 driver,他們是如何建立聯(lián)系的呢?換言之,這三個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的指針是如何被賦值的?絕對不可能發(fā)生的事情是,一旦為一條總線申請了一個(gè)struct bus_type的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之后,它就知道它的devices鏈表和drivers鏈表會(huì)包含哪些東西,這些咚咚一定不會(huì)是先天就有的,只能是后天填進(jìn)來的.而具體到usb 系統(tǒng),完成這個(gè)工作的就是usb core.usb core的代碼會(huì)進(jìn)行整個(gè) usb 系統(tǒng)的初始化,比如申請struct bus_type usb_bus_type,然后會(huì)掃描 usb 總線,看線上連接了哪些usb設(shè)備,或者說 root hub上連了哪些usb設(shè)備,比如說連了一個(gè)usb鍵盤,那么就為它準(zhǔn)備一個(gè)struct device,根據(jù)它的實(shí)際情況,為這個(gè)struct device賦值,并插入devices鏈表中來.又比如root hub上連了一個(gè)普通的hub,那么除了要為這個(gè)hub 本身準(zhǔn)備一個(gè) struct device以外,還得繼續(xù)掃描看這個(gè) hub上是否又連了別的設(shè)備,有的話繼續(xù)重復(fù)之前的事情,這樣一直進(jìn)行下去,直到完成整個(gè)掃描,最終就把

　　usb_bus_type中的 devices鏈表給建立了起來. 那么 drivers鏈表呢?這個(gè)就不用bus方面主動(dòng)了,而該由每一個(gè) driver 本身去 bus上面登記,或者說掛牌。

　　bus上的兩張鏈表記錄了每一個(gè)device和driver,那么device和driver這兩者之間又是如何聯(lián)系起來的

　　呢?此刻,必須拋出這樣一個(gè)問題,先有device還是 driver?

　　很久很久以前,在那激情燃燒的歲月里,先有的是device,每一個(gè)要用的device在計(jì)算機(jī)啟動(dòng)之前就已經(jīng)插

　　好了,插放在它應(yīng)該在的位置上,然后計(jì)算機(jī)啟動(dòng),然后操作系統(tǒng)開始初始化,總線開始掃描設(shè)備,每找到一個(gè)設(shè)備,就為其申請一個(gè)struct device結(jié)構(gòu),并且掛入總線中的devices鏈表中來,然后每一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序開始初始化,開始注冊其struct device_driver結(jié)構(gòu),然后它去總線的devices鏈表中去尋找(遍歷),去尋找每一個(gè)還沒有綁定driver的設(shè)備,即struct device中的struct device_driver指針仍為空的設(shè)備,然后它會(huì)去觀察這種設(shè)備的特征,看是否是他所支持的設(shè)備,如果是,那么調(diào)用一個(gè)叫做device_bind_driver的函數(shù),然后他們就結(jié)為了秦晉之好.換句話說,把struct device中的struct device_driver driver指向這個(gè)driver,而struct device_driver driver把struct device加入他的那張struct list_headdevices鏈表中來.就這樣,bus,device,和driver,這三者之間或者說他們中的兩兩之間,就給聯(lián)系上了.知道其中之一,就能找到另外兩個(gè).一榮俱榮,一損俱損.

　　但現(xiàn)在情況變了,在這紅蓮綻放的日子里,在這櫻花傷逝的日子里,出現(xiàn)了一種新的名詞,叫熱插拔.device

　　可以在計(jì)算機(jī)啟動(dòng)以后在插入或者拔出計(jì)算機(jī)了.因此,很難再說是先有device還是先有driver了.因?yàn)槎加锌赡?device可以在任何時(shí)刻出現(xiàn),而driver也可以在任何時(shí)刻被加載,所以,出現(xiàn)的情況就是,每當(dāng)一個(gè)

　　struct device誕生,它就會(huì)去bus 的drivers鏈表中尋找自己的另一半,反之,每當(dāng)一個(gè)一個(gè)struct

　　device_driver誕生,它就去bus的devices鏈表中尋找它的那些設(shè)備.如果找到了合適的,那么ok,和之前

　　那種情況一下,調(diào)用device_bind_driver綁定好.如果找不到,沒有關(guān)系,等待吧,等到曇花再開,等到風(fēng)景看

　　透,心中相信,這世界上總有一個(gè)人是你所等的,只是還沒有遇到而已.