[Linux]学习笔记系列 -- [kernel]ksysfs

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title: ksysfs
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  date: 2025-10-03 09:01:49

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https://github.com/wdfk-prog/linux-study

kernel/ksysfs.c Sysfs 内核对象接口(Sysfs Kernel Object Interface) 将内核对象(kobject)层次结构展现为文件系统的核心实现

历史与背景

这项技术是为了解决什么特定问题而诞生的？

kernel/ksysfs.c 是实现 sysfs 文件系统的核心。sysfs 的诞生是为了解决在它之前的 /proc 文件系统所面临的结构混乱和信息冗余问题，并为Linux 2.6内核中引入的全新**统一设备模型（Unified Device Model）**提供一个干净、结构化的视图。

ksysfs.c 旨在解决以下核心问题：

• 反映内核内部结构：内核的设备模型是一个层次化的树状结构（设备连接在总线上，驱动绑定到设备上）。需要一种机制能将这种内在的、面向对象的层次关系精确地反映到用户空间的文件系统中。
• 提供稳定的ABI：用户空间工具（最著名的是udev）需要一个稳定、可预测的接口来发现设备、查询其属性并响应设备的热插拔事件。/proc 中杂乱无章的文件和格式使得这项工作非常脆弱。
• 机制与策略分离：ksysfs.c 提供“机制”，即创建目录和属性文件来代表设备。而“策略”（例如，根据这些信息创建 /dev 节点、加载固件）则完全交给用户空间的udev等工具来完成。
• 设备属性的可调谐性：提供一个简单的、基于文件的接口（读文件获取属性，写文件修改属性），用于查看和调整设备参数。

它的发展经历了哪些重要的里程碑或版本迭代？

sysfs 和 ksysfs.c 的发展是与Linux设备模型紧密相连的。

• 诞生（2.5/2.6内核）：sysfs作为新设备模型的一部分被引入，最初名为driverfs。ksysfs.c从一开始就奠定了其核心设计：将kobject（内核对象）映射为目录，将attribute（属性）映射为文件。
• kobject模型的成熟：sysfs的成功完全建立在kobject之上。kobject、kset、ktype这套机制的发展，使得内核中任何对象都能方便地在sysfs中获得一个表示。
• 符号链接（Symbolic Links）的广泛使用：这是一个关键的里程碑。sysfs不仅仅是表示父子关系。它通过符号链接来表示更复杂的关系，例如，一个位于/sys/devices下的设备目录，会通过符号链接指向它所属的总线、驱动程序、子系统等，从而将整个设备模型的关系网络清晰地展现出来。
• 与uevent的集成：ksysfs.c在创建或删除目录/文件时，会生成uevent（内核事件），通过netlink socket广播给用户空间。这是现代Linux热插拔和设备管理（udev）的基石。

目前该技术的社区活跃度和主流应用情况如何？

ksysfs.c是内核最基础、最稳定的部分之一。其核心架构已经非常成熟。社区的活跃度主要体现在：

• 修复在并发或极端情况下可能出现的细微bug。
• 进行性能优化，如减少锁竞争、优化路径查找。
• 配合新的内核子系统，确保它们能够正确、安全地通过sysfs导出其对象。

sysfs是所有现代Linux系统的基础，其应用无处不在：

• udev/systemd-udevd：sysfs的主要消费者，负责设备的动态管理。
• 电源管理工具：通过读写/sys/class/power_supply/或/sys/devices/system/cpu/下的文件来监控和控制电源状态。
• 容器技术：cgroups（控制组）通常被挂载为一个类似sysfs的文件系统，用于资源隔离和管理。
• 系统监控和调优工具。

核心原理与设计

它的核心工作原理是什么？

ksysfs.c的核心原理是将内核中的**kobject层次结构翻译成sysfs中的目录和文件结构**。

1. kobject是基石：kobject是内核中用于表示对象的一个嵌入式结构体。它本身不做什么，但提供了引用计数、父子关系指针和一个名字。任何希望在sysfs中出现的内核对象（如struct device, struct bus_type）都必须内嵌一个kobject。
2. kobject -> 目录：当一个kobject通过kobject_add()被添加到内核对象体系中时，kobject_add()会调用ksysfs.c中的sysfs_create_dir_ns()函数。此函数会在sysfs这个内存文件系统中创建一个以kobject的名字命名的目录。
3. attribute -> 文件：每个kobject都关联着一个类型（ktype），这个ktype定义了一组默认的属性（attributes）。每个属性由struct attribute描述，包含一个名字和文件权限。更重要的是，它关联着两个函数指针：
   • show(kobject, attribute, buffer)：当用户空间读取此属性文件时，ksysfs.c提供的通用文件操作会最终调用这个函数。驱动开发者在此函数中将内核数据格式化成字符串放入buffer。
   • store(kobject, attribute, buffer, size)：当用户空间写入此属性文件时，会调用这个函数。驱动开发者在此函数中解析buffer中的字符串，并用它来修改内核中的参数。
4. 文件创建流程：在sysfs_create_dir_ns()之后，内核会遍历与该kobject关联的所有属性，并为每个属性调用sysfs_create_file()。这个函数在刚刚创建的目录下创建一个以属性名命名的文件，并将其文件操作（file_operations）指向ksysfs.c中预定义的通用read/write实现。
5. 用户空间交互：当用户cat /sys/.../attribute_file时：
   • VFS（虚拟文件系统）层调用sysfs的文件read操作。
   • sysfs的read操作从文件路径中找到对应的kobject和attribute。
   • 调用该attribute的show()方法，将结果返回给用户。

它的主要优势体现在哪些方面？

• 结构清晰：严格的“一个对象一个目录”和“一个属性一个文件”的规则，使得sysfs的结构与内核对象模型完全对应。
• 高度解耦：设备驱动开发者只需要定义好自己的kobject和attribute（show/store函数），而完全无需关心VFS、文件系统实现等复杂细节。
• 动态性：与kobject的生命周期管理紧密绑定，kobject被创建，目录就出现；kobject被销毁，目录就消失。完美支持热插拔。

它存在哪些已知的劣势、局限性或在特定场景下的不适用性？

• “一个值一个文件”的开销：这个设计哲学虽然简单，但在需要导出大量数据时效率低下。获取100个值需要进行100次open/read/close系统调用。
• 不适合流式数据和事件：sysfs是为表示**状态（state）和属性（attributes）**而设计的。它不适合传输流式数据（如音频流）或发送连续的事件通知（应使用netlink或字符设备）。
• ABI稳定性负担：一旦一个属性被加入sysfs，它就成为了内核对用户空间的ABI的一部分。移除或修改它会破坏用户空间程序，因此内核开发者对此非常谨慎，导致sysfs中可能存在一些过时的接口。

使用场景

在哪些具体的业务或技术场景下，它是首选解决方案？

ksysfs.c是内核内部的实现，驱动开发者直接与之交互的是kobject和sysfs_* API。这些API是以下场景的首选：

• 设备驱动模型集成：任何标准的设备驱动（块设备、网络设备、USB设备等）都必须通过设备模型注册，其struct device中内嵌的kobject会自动被ksysfs.c处理，在/sys/devices下创建目录。
• 导出可调参数：当驱动需要向用户空间暴露一个可配置的参数时（例如，块设备的I/O调度器、网络接口的MTU），sysfs属性是标准的实现方式。
• 展示设备状态：向用户空间展示不常变动的设备状态或统计信息（例如，电池电量、风扇转速、网卡收发包统计）。

是否有不推荐使用该技术的场景？为什么？

• 大量、复杂的数据交换：如果需要一次性向用户空间传递一个大的、复杂的C结构体，或者进行RPC式的复杂交互，应该创建一个字符设备并实现ioctl。
• 开发者调试信息：对于不稳定的、仅用于内核开发者调试的内部状态信息，应该使用debugfs。debugfs没有任何ABI稳定性保证，可以随意修改。
• 进程相关信息：与进程强相关的信息，其传统和正确的归属地是procfs（例如/proc/<pid>/）。

对比分析

请将其 与 其他相似技术 进行详细对比。

特性	Sysfs (ksysfs.c)	Procfs (/proc)	Debugfs	ioctl on Char Device
主要用途	结构化的内核对象模型视图，特别是设备模型。提供稳定的ABI。	进程信息和系统状态/统计的混合体。	内核开发者调试。无ABI保证。	与特定设备进行双向I/O通信和控制。
接口稳定性	稳定ABI。一旦添加，极难移除或更改。	混合。/proc/<pid>部分稳定，其他部分是历史遗留，新接口不推荐在此添加。	完全不稳定。可以随时更改，用户空间程序不应依赖它。	稳定ABI。ioctl命令集一旦定义，就不应改变。
数据模型	一个值一个文件。数据是简单的文本字符串。	格式化的文本文件。一个文件可能包含多行多列的结构化文本。	任意。可以是二进制blob，也可以是文本。	二进制命令/数据结构。通过命令码区分操作。
典型场景	查看/修改设备参数(/sys/class/net/eth0/mtu)，udev集成。	ps, top, free, 查看/proc/meminfo, /proc/cpuinfo。	查看驱动内部数据结构、手动触发调试功能。	配置硬件、发送/接收数据块、执行复杂操作（如刷新固件）。

历史与背景

这项技术是为了解决什么特定问题而诞生的？

kernel/ksysfs.c 是实现 sysfs 文件系统的核心。sysfs 的诞生是为了解决在它之前的 /proc 文件系统所面临的结构混乱和信息冗余问题，并为Linux 2.6内核中引入的全新**统一设备模型（Unified Device Model）**提供一个干净、结构化的视图。

ksysfs.c 旨在解决以下核心问题：

• 反映内核内部结构：内核的设备模型是一个层次化的树状结构（设备连接在总线上，驱动绑定到设备上）。需要一种机制能将这种内在的、面向对象的层次关系精确地反映到用户空间的文件系统中。
• 提供稳定的ABI：用户空间工具（最著名的是udev）需要一个稳定、可预测的接口来发现设备、查询其属性并响应设备的热插拔事件。/proc 中杂乱无章的文件和格式使得这项工作非常脆弱。
• 机制与策略分离：ksysfs.c 提供“机制”，即创建目录和属性文件来代表设备。而“策略”（例如，根据这些信息创建 /dev 节点、加载固件）则完全交给用户空间的udev等工具来完成。
• 设备属性的可调谐性：提供一个简单的、基于文件的接口（读文件获取属性，写文件修改属性），用于查看和调整设备参数。

它的发展经历了哪些重要的里程碑或版本迭代？

sysfs 和 ksysfs.c 的发展是与Linux设备模型紧密相连的。

• 诞生（2.5/2.6内核）：sysfs作为新设备模型的一部分被引入，最初名为driverfs。ksysfs.c从一开始就奠定了其核心设计：将kobject（内核对象）映射为目录，将attribute（属性）映射为文件。
• kobject模型的成熟：sysfs的成功完全建立在kobject之上。kobject、kset、ktype这套机制的发展，使得内核中任何对象都能方便地在sysfs中获得一个表示。
• 符号链接（Symbolic Links）的广泛使用：这是一个关键的里程碑。sysfs不仅仅是表示父子关系。它通过符号链接来表示更复杂的关系，例如，一个位于/sys/devices下的设备目录，会通过符号链接指向它所属的总线、驱动程序、子系统等，从而将整个设备模型的关系网络清晰地展现出来。
• 与uevent的集成：ksysfs.c在创建或删除目录/文件时，会生成uevent（内核事件），通过netlink socket广播给用户空间。这是现代Linux热插拔和设备管理（udev）的基石。

目前该技术的社区活跃度和主流应用情况如何？

ksysfs.c是内核最基础、最稳定的部分之一。其核心架构已经非常成熟。社区的活跃度主要体现在：

• 修复在并发或极端情况下可能出现的细微bug。
• 进行性能优化，如减少锁竞争、优化路径查找。
• 配合新的内核子系统，确保它们能够正确、安全地通过sysfs导出其对象。

sysfs是所有现代Linux系统的基础，其应用无处不在：

• udev/systemd-udevd：sysfs的主要消费者，负责设备的动态管理。
• 电源管理工具：通过读写/sys/class/power_supply/或/sys/devices/system/cpu/下的文件来监控和控制电源状态。
• 容器技术：cgroups（控制组）通常被挂载为一个类似sysfs的文件系统，用于资源隔离和管理。
• 系统监控和调优工具。

核心原理与设计

它的核心工作原理是什么？

ksysfs.c的核心原理是将内核中的**kobject层次结构翻译成sysfs中的目录和文件结构**。

1. kobject是基石：kobject是内核中用于表示对象的一个嵌入式结构体。它本身不做什么，但提供了引用计数、父子关系指针和一个名字。任何希望在sysfs中出现的内核对象（如struct device, struct bus_type）都必须内嵌一个kobject。
2. kobject -> 目录：当一个kobject通过kobject_add()被添加到内核对象体系中时，kobject_add()会调用ksysfs.c中的sysfs_create_dir_ns()函数。此函数会在sysfs这个内存文件系统中创建一个以kobject的名字命名的目录。
3. attribute -> 文件：每个kobject都关联着一个类型（ktype），这个ktype定义了一组默认的属性（attributes）。每个属性由struct attribute描述，包含一个名字和文件权限。更重要的是，它关联着两个函数指针：
   • show(kobject, attribute, buffer)：当用户空间读取此属性文件时，ksysfs.c提供的通用文件操作会最终调用这个函数。驱动开发者在此函数中将内核数据格式化成字符串放入buffer。
   • store(kobject, attribute, buffer, size)：当用户空间写入此属性文件时，会调用这个函数。驱动开发者在此函数中解析buffer中的字符串，并用它来修改内核中的参数。
4. 文件创建流程：在sysfs_create_dir_ns()之后，内核会遍历与该kobject关联的所有属性，并为每个属性调用sysfs_create_file()。这个函数在刚刚创建的目录下创建一个以属性名命名的文件，并将其文件操作（file_operations）指向ksysfs.c中预定义的通用read/write实现。
5. 用户空间交互：当用户cat /sys/.../attribute_file时：
   • VFS（虚拟文件系统）层调用sysfs的文件read操作。
   • sysfs的read操作从文件路径中找到对应的kobject和attribute。
   • 调用该attribute的show()方法，将结果返回给用户。

它的主要优势体现在哪些方面？

• 结构清晰：严格的“一个对象一个目录”和“一个属性一个文件”的规则，使得sysfs的结构与内核对象模型完全对应。
• 高度解耦：设备驱动开发者只需要定义好自己的kobject和attribute（show/store函数），而完全无需关心VFS、文件系统实现等复杂细节。
• 动态性：与kobject的生命周期管理紧密绑定，kobject被创建，目录就出现；kobject被销毁，目录就消失。完美支持热插拔。

它存在哪些已知的劣势、局限性或在特定场景下的不适用性？

• “一个值一个文件”的开销：这个设计哲学虽然简单，但在需要导出大量数据时效率低下。获取100个值需要进行100次open/read/close系统调用。
• 不适合流式数据和事件：sysfs是为表示**状态（state）和属性（attributes）**而设计的。它不适合传输流式数据（如音频流）或发送连续的事件通知（应使用netlink或字符设备）。
• ABI稳定性负担：一旦一个属性被加入sysfs，它就成为了内核对用户空间的ABI的一部分。移除或修改它会破坏用户空间程序，因此内核开发者对此非常谨慎，导致sysfs中可能存在一些过时的接口。

使用场景

在哪些具体的业务或技术场景下，它是首选解决方案？

ksysfs.c是内核内部的实现，驱动开发者直接与之交互的是kobject和sysfs_* API。这些API是以下场景的首选：

• 设备驱动模型集成：任何标准的设备驱动（块设备、网络设备、USB设备等）都必须通过设备模型注册，其struct device中内嵌的kobject会自动被ksysfs.c处理，在/sys/devices下创建目录。
• 导出可调参数：当驱动需要向用户空间暴露一个可配置的参数时（例如，块设备的I/O调度器、网络接口的MTU），sysfs属性是标准的实现方式。
• 展示设备状态：向用户空间展示不常变动的设备状态或统计信息（例如，电池电量、风扇转速、网卡收发包统计）。

是否有不推荐使用该技术的场景？为什么？

• 大量、复杂的数据交换：如果需要一次性向用户空间传递一个大的、复杂的C结构体，或者进行RPC式的复杂交互，应该创建一个字符设备并实现ioctl。
• 开发者调试信息：对于不稳定的、仅用于内核开发者调试的内部状态信息，应该使用debugfs。debugfs没有任何ABI稳定性保证，可以随意修改。
• 进程相关信息：与进程强相关的信息，其传统和正确的归属地是procfs（例如/proc/<pid>/）。

对比分析

请将其 与 其他相似技术 进行详细对比。

特性	Sysfs (ksysfs.c)	Procfs (/proc)	Debugfs	ioctl on Char Device
主要用途	结构化的内核对象模型视图，特别是设备模型。提供稳定的ABI。	进程信息和系统状态/统计的混合体。	内核开发者调试。无ABI保证。	与特定设备进行双向I/O通信和控制。
接口稳定性	稳定ABI。一旦添加，极难移除或更改。	混合。/proc/<pid>部分稳定，其他部分是历史遗留，新接口不推荐在此添加。	完全不稳定。可以随时更改，用户空间程序不应依赖它。	稳定ABI。ioctl命令集一旦定义，就不应改变。
数据模型	一个值一个文件。数据是简单的文本字符串。	格式化的文本文件。一个文件可能包含多行多列的结构化文本。	任意。可以是二进制blob，也可以是文本。	二进制命令/数据结构。通过命令码区分操作。
典型场景	查看/修改设备参数(/sys/class/net/eth0/mtu)，udev集成。	ps, top, free, 查看/proc/meminfo, /proc/cpuinfo。	查看驱动内部数据结构、手动触发调试功能。	配置硬件、发送/接收数据块、执行复杂操作（如刷新固件）。

rcu_expedited: 控制RCU宽限期加急处理的sysfs接口

此代码片段的作用是在 sysfs 中创建一个名为 rcu_expedited 的可读写文件 (/sys/kernel/rcu_expedited), 用于查询和控制RCU (Read-Copy-Update) 的宽限期 (Grace Period) 是否采用 “加急” (expedited) 模式。用户或脚本可以通过读写此文件来动态调整RCU的行为。

RCU是一种内核同步机制, 它允许在不加锁的情况下进行数据读取, 而更新操作则通过创建数据副本、修改副本、然后等待所有已有的读取操作完成后再用新副本替换旧副本来实现。这个等待所有已有读取方完成的阶段被称为"宽限期"。

• 普通宽限期: 以较低的系统开销为代价, 等待宽限期自然结束。
• 加急宽限期: 通过更积极的手段 (例如在其它CPU上强制调度) 来尽快结束宽限期, 但会带来更高的系统抖动和性能开销。

在单核抢占式内核中, 宽限期意味着需要等待所有可能在RCU读端临界区内被抢占的任务都经过一个"静止状态" (quiescent state, 例如上下文切换)。启用加急模式可能会更频繁地触发调度器, 以便更快地让这些被抢占的任务执行并退出其RCU临界区。

/** 定义一个整型全局变量 rcu_expedited.* 这个变量是一个标志位, 用于控制RCU宽限期的行为.* 当它的值为 0 时, 内核使用标准的、低开销的RCU宽限期.* 当它的值非 0 时, 内核会触发 "加急" 的RCU宽限期, 这会以更高的系统开销为代价来缩短宽限期的等待时间.*/
int rcu_expedited;
/** rcu_expedited_show: 'rcu_expedited' sysfs 文件的读操作处理函数.* 当用户空间程序执行 'cat /sys/kernel/rcu_expedited' 命令时, 内核会调用此函数.** @kobj:  指向被读取属性所属的kobject的指针, 在这里是 kernel_kobj (/sys/kernel).* @attr:  指向被读取属性的描述符结构体的指针, 在这里是 kobj_attr_rcu_expedited.* @buf:   一个指向用户空间提供的缓冲区的指针, 函数的输出需要写入到这个缓冲区中.* @return: 返回成功写入缓冲区的字节数, 或者一个负值的错误码.*/
static ssize_t rcu_expedited_show(struct kobject *kobj,struct kobj_attribute *attr, char *buf)
{/** 调用 sysfs_emit 函数来安全地格式化字符串并将其写入用户缓冲区 buf.* 这是一个替代 snprintf 的推荐方法, 能更好地处理 sysfs 缓冲区的边界.* @ buf: 目标缓冲区.* @ "%d\n": 格式化字符串, 表示将一个整数以十进制形式输出, 并附加一个换行符.* @ READ_ONCE(rcu_expedited): 这是读取 rcu_expedited 全局变量值的操作.*   READ_ONCE 是一个特殊的宏, 它确保对变量的读取是一个原子操作.*   它会阻止编译器进行可能导致多次读取或读取到陈旧值的优化,*   保证了即使在有并发访问(例如在抢占式单核系统上被其他任务修改)的情况下, 也能获取到该变量在某个时间点的确切值.*/return sysfs_emit(buf, "%d\n", READ_ONCE(rcu_expedited));
}
/** rcu_expedited_store: 'rcu_expedited' sysfs 文件的写操作处理函数.* 当用户空间执行 'echo "1" > /sys/kernel/rcu_expedited' 命令时, 内核会调用此函数.** @kobj:  同上, 指向 /sys/kernel 对应的 kobject.* @attr:  同上, 指向属性的描述符.* @buf:   一个指向用户写入的数据的缓冲区的指针.* @count: 写入数据的字节数.* @return: 返回已成功处理的字节数, 或者一个负值的错误码.*/
static ssize_t rcu_expedited_store(struct kobject *kobj,struct kobj_attribute *attr,const char *buf, size_t count)
{/** 调用 kstrtoint 函数, 尝试将用户传入的字符串 buf 转换为一个整型数,* 并将结果直接存入 rcu_expedited 全局变量.* @ buf: 输入的字符串.* @ 0:   表示基数, 0 意味着函数会自动检测是十进制、八进制还是十六进制.* @ &rcu_expedited: 指向目标整型变量的指针.* 如果转换失败 (例如, 用户输入了 "hello" 这样的非数字字符串), kstrtoint 会返回一个非零的错误码.*/if (kstrtoint(buf, 0, &rcu_expedited))/** 如果转换失败, 就向用户空间返回 -EINVAL (无效参数) 错误.*/return -EINVAL;/** 如果转换成功, 就返回已处理的字节数 count.* 这是向 sysfs 子系统表明写操作成功完成的标准方式.*/return count;
}
/** KERNEL_ATTR_RW 是一个辅助宏, 用于快速定义一个可读写的(RW)内核属性.* 它会展开成一个名为 'kobj_attr_rcu_expedited' 的 static struct kobj_attribute 实例,* 并自动将其 .show 回调设置为 rcu_expedited_show, .store 回调设置为 rcu_expedited_store,* 同时设置文件的权限为 0644 (拥有者可读写, 组用户和其他用户只读).*/
KERNEL_ATTR_RW(rcu_expedited);

ksysfs_init: 创建 /sys/kernel/ 目录及其文件

此函数在内核初始化期间被调用, 其核心职责是在sysfs虚拟文件系统中创建顶层的 /sys/kernel 目录。这个目录作为一个命名空间, 用于向用户空间导出各种内核全局参数、状态信息和控制开关。通过读写该目录下的文件, 用户空间程序或管理员可以查询和调整内核的行为。

/** 此部分代码用于创建一个名为 'notes' 的二进制属性文件,* 其内容直接对应内核镜像中 .notes ELF 段的原始数据.* ELF notes 段通常包含一些元数据, 例如由编译器或构建系统添加的版本信息.*//** extern 声明了两个由链接器脚本定义的符号: __start_notes 和 __stop_notes.* 它们分别标记了内核 .notes 段在内存中的起始和结束地址.* 'const void' 表明这些地址指向的是只读的、类型未知的数据.*/
extern const void __start_notes;
extern const void __stop_notes;
/** 定义一个宏 notes_size, 用于计算 .notes 段的大小.* 这是通过对结束地址和起始地址进行指针运算来实现的.* 结果是这两个地址之间的字节差.*/
#define	notes_size (&__stop_notes - &__start_notes)
/** BIN_ATTR_SIMPLE_RO 是一个辅助宏, 用于快速定义一个只读的二进制 sysfs 属性.* 它会创建一个名为 bin_attr_notes 的静态结构体, 用于描述 'notes' 这个二进制文件.* __ro_after_init 是一个编译器属性, 它告诉编译器这个结构体的数据在内核初始化之后是只读的,* 这有助于进行优化和安全检查.*/
static __ro_after_init BIN_ATTR_SIMPLE_RO(notes);/** 定义一个全局的 struct kobject 指针, kernel_kobj.* 这个 kobject 将代表 sysfs 中的 /sys/kernel 目录.* 它是许多内核全局属性的父对象.*/
struct kobject *kernel_kobj;
/** EXPORT_SYMBOL_GPL 将 kernel_kobj 这个符号导出, 使得其他GPL许可证的内核模块可以使用它.* 这允许其他模块在 /sys/kernel 目录下创建它们自己的 sysfs 文件或目录.*/
EXPORT_SYMBOL_GPL(kernel_kobj);/** 定义一个静态的 struct attribute 指针数组.* 这个数组列出了所有将被创建在 /sys/kernel 目录下的文件的属性.*/
static struct attribute * kernel_attrs[] = {/* fscaps_attr 是与文件能力(File Capabilities)相关的属性. */&fscaps_attr.attr,/* uevent_seqnum_attr 是uevent事件的序列号. */&uevent_seqnum_attr.attr,/* cpu_byteorder_attr 显示CPU的字节序(如: little-endian). 对于STM32H750, 这将是小端序. */&cpu_byteorder_attr.attr,/* address_bits_attr 显示CPU的地址总线宽度. 对于ARMv7M架构, 这将是32位. */&address_bits_attr.attr,
/** #ifdef 是一个预处理指令, 下面的属性只有在定义了相应的宏时才会被编译和创建.* 这使得内核可以根据配置进行裁剪, 移除不需要的功能.*/
#ifdef CONFIG_UEVENT_HELPER/* 仅当配置了uevent助手(CONFIG_UEVENT_HELPER)时, 才创建此文件, 用于显示和设置uevent辅助程序路径. */&uevent_helper_attr.attr,
#endif
#ifdef CONFIG_PROFILING/* 仅当内核编译时启用了性能剖析(CONFIG_PROFILING)选项时, 此属性才会被包含, 用于控制内核剖析. */&profiling_attr.attr,
#endif
#ifdef CONFIG_KEXEC_CORE/* 仅当配置了kexec(CONFIG_KEXEC_CORE)时, 才创建此文件, 用于表示是否已加载一个新的内核准备执行. */&kexec_loaded_attr.attr,
#ifdef CONFIG_CRASH_DUMP/* kexec_crash_loaded_attr 表示是否已加载用于崩溃转储的内核. */&kexec_crash_loaded_attr.attr,/* kexec_crash_size_attr 表示为崩溃转储内核预留的内存大小. */&kexec_crash_size_attr.attr,
#endif
#endif
#ifdef CONFIG_VMCORE_INFO/* 仅当配置了VMCORE_INFO时创建, 用于保存崩溃转储(crash dump)所需的vmcore信息的位置和大小. */&vmcoreinfo_attr.attr,
#ifdef CONFIG_CRASH_HOTPLUG/* crash_elfcorehdr_size_attr 表示崩溃时ELF核心头的大小. */&crash_elfcorehdr_size_attr.attr,
#endif
#endif
#ifndef CONFIG_TINY_RCU/** 仅当没有使用TINY_RCU时, 才创建这两个文件.* 在像STM32这样的单核系统上, 通常会启用 CONFIG_TINY_RCU 这一简化实现,* 因此在这种情况下, 这两个用于控制标准RCU行为的属性将不会被创建.*/&rcu_expedited_attr.attr,&rcu_normal_attr.attr,
#endif/* 数组必须以 NULL 结尾, 作为结束的标记. */NULL
};/** 定义一个静态的、常量属性组结构体 kernel_attr_group.* 它将上面定义的 kernel_attrs 数组包装起来.*/
static const struct attribute_group kernel_attr_group = {/* .attrs 成员指向属性指针数组. */.attrs = kernel_attrs,
};/** ksysfs_init: /sys/kernel 的初始化函数.* 标记为 __init, 表示它仅在内核初始化期间执行, 其占用的内存之后可以被回收.*/
static int __init ksysfs_init(void)
{/* 定义一个整型变量 error, 用于存储错误码. */int error;/** 调用 kobject_create_and_add 函数来创建并注册一个新的 kobject.* @ "kernel": 新创建的 kobject 的名字, 这将成为 sysfs 中的目录名.* @ NULL: 父 kobject 指针. 因为这是在 /sys/ 下的顶级目录之一, 所以没有父 kobject.* 创建的 kobject 地址被赋值给全局指针 kernel_kobj.*/kernel_kobj = kobject_create_and_add("kernel", NULL);/* 检查 kobject 是否创建成功. 如果失败(通常因为内存不足), kernel_kobj 会是 NULL. */if (!kernel_kobj) {/* 将错误码设置为 -ENOMEM (内存不足). */error = -ENOMEM;/* 跳转到 exit 标签进行错误处理. */goto exit;}/** 调用 sysfs_create_group 在 kernel_kobj 代表的目录下创建一组属性文件.* @ kernel_kobj: 父 kobject, 即 /sys/kernel 目录.* @ &kernel_attr_group: 包含所有要创建的文件的属性组.* 如果创建成功, 返回0, 否则返回一个负的错误码.*/error = sysfs_create_group(kernel_kobj, &kernel_attr_group);/* 检查文件组是否创建成功. */if (error)/* 如果失败, 跳转到 kset_exit 标签, 以便清理已创建的 kobject. */goto kset_exit;/* 检查 .notes 段的大小是否大于0, 即该段是否存在且不为空. */if (notes_size > 0) {/** 设置 'notes' 二进制属性的私有数据指针, 让它指向 .notes 段的起始地址.* sysfs 在被读取时会使用这个指针来找到数据源.*/bin_attr_notes.private = (void *)&__start_notes;/** 设置 'notes' 二进制属性的大小.*/bin_attr_notes.size = notes_size;/** 调用 sysfs_create_bin_file 在 /sys/kernel 目录下创建 'notes' 这个二进制文件.* @ kernel_kobj: 父 kobject.* @ &bin_attr_notes: 要创建的二进制文件的属性描述符.*/error = sysfs_create_bin_file(kernel_kobj, &bin_attr_notes);/* 检查二进制文件是否创建成功. */if (error)/* 如果失败, 跳转到 group_exit 标签, 以便清理已创建的属性组. */goto group_exit;}/* 所有操作均成功, 返回0. */return 0;/** 下面是错误处理的 goto 标签, 用于在初始化失败时按相反的顺序清理已分配的资源.*/
group_exit:/* 如果二进制文件创建失败, 就移除之前成功创建的属性文件组. */sysfs_remove_group(kernel_kobj, &kernel_attr_group);
kset_exit:/* 如果属性组创建失败, 就释放并注销之前创建的 kobject. */kobject_put(kernel_kobj);
exit:/* 返回最终的错误码. */return error;
}/** core_initcall 是一个宏, 它将 ksysfs_init 函数注册为一个核心初始化函数.* 这确保了 /sys/kernel 的创建会在内核启动过程中较早地发生.*/
core_initcall(ksysfs_init);