内核的成分主要分为四种:设备类型—为了统一普通设备的操作所采取的分类;模块—内核用于按需加载和卸载目标码的机制;内核对象—内核数据结构中支持面向对象的操作,还可以简单维护对象间的父子关系;sysfs—表示系统设备树的一个文件系统。
设备类型
- Linux中的设备类型主要分为三种:块设备,字符设备和网络设备。
- 块设备缩写为blkdev,其以块为单位进行寻址,不同的设备类型块大小不同。块设备通常支持重定位操作,即支持对数据的随即访问。
- 字符设备缩写为cdev,字符设备不可寻址,仅提供数据的流式访问,也就是一个个字符或一个个字节的访问。
- 网络设备打破了linux“一切皆文件”的设计理念,它不是通过设备节点来访问的,而是通过套接字API这样的特殊接口来访问。
- 并不是所有的设备都是表示物理器件的,有些设备是虚拟的,仅提供访问内核功能而已。这种虚拟的设备也成为伪设备,例如随机数发生器(/dev/random和/dev/urandom)
模块
- 尽快整个系统内核都运行在一个单独的保护域中,但是Linux内核是模块化组成的。内核可以在运行时动态地向其中插入或删除代码。这些代码被组合在一个单独的二进制文件中,即可装载地内核模块,简称模块。
- 通过module_init()和module_exit()宏可以定义模块的初始化函数和退出函数,MODULE_LICENSE(),MODULE_AUTHOR()和MODULE_DESCRIPTION()宏来定义模块的版权,作者和描述信息。
- 通过module_param(name,type,perm)宏可以定义模块参数,其中name,type和perm分别指示模块参数的名称,类型和在sysfs下的权限。
- EXPORT_SYMBOL()和EXPORT_SYMBOL_GPL()用来导出模块的符号,只有被显示导出的符号才可以被动态库调用。
设备模型
- 2.6内核增加了一个名为“统一设备模型(device model)”的新机制来专门表示设备,并描述其在系统中的拓扑结构。
- 设备模型的核心部分为kobject,它由struct kobject结构体表示。它类似于Java中的object类,提供了诸如引用计数,名称和父指针等字段,可以创建对象的层次结构。值得一提的是,sysfs作为一个用户空间的文件系统,目的即用来表示内核中kobject对象的层次结构。
- kobject被关联到一种特殊的类型,即ktype,其结构体为struct kobj_type。ktype的作用是为了描述一组kobject所具有的普遍的特性。
- kset是kobject对象的集合体,可以将其看作为一个容器。kset集合由struct kset表示,kobject中的kset字段指向其所属的kset集合。
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