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SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
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Chinese translated version of Documentation/filesystems/sysfs.rst
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If you have any comment or update to the content, please contact the
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original document maintainer directly. However, if you have a problem
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communicating in English you can also ask the Chinese maintainer for
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help. Contact the Chinese maintainer if this translation is outdated
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or if there is a problem with the translation.
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Maintainer: Patrick Mochel <mochel@osdl.org>
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Mike Murphy <mamurph@cs.clemson.edu>
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Chinese maintainer: Fu Wei <tekkamanninja@gmail.com>
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Documentation/filesystems/sysfs.rst 的中文翻譯
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如果想評論或更新本文的內容，請直接聯繫原文檔的維護者。如果你使用英文
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交流有困難的話，也可以向中文版維護者求助。如果本翻譯更新不及時或者翻
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譯存在問題，請聯繫中文版維護者。
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英文版維護者： Patrick Mochel <mochel@osdl.org>
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Mike Murphy <mamurph@cs.clemson.edu>
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中文版維護者： 傅煒 Fu Wei <tekkamanninja@gmail.com>
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中文版翻譯者： 傅煒 Fu Wei <tekkamanninja@gmail.com>
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中文版校譯者： 傅煒 Fu Wei <tekkamanninja@gmail.com>
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繁體中文版校譯者：胡皓文 Hu Haowen <src.res@email.cn>
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以下爲正文
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sysfs - 用於導出內核對象(kobject)的文件系統
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Patrick Mochel <mochel@osdl.org>
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Mike Murphy <mamurph@cs.clemson.edu>
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修訂: 16 August 2011
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原始版本: 10 January 2003
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sysfs 簡介:
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sysfs 是一個最初基於 ramfs 且位於內存的文件系統。它提供導出內核
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數據結構及其屬性，以及它們之間的關聯到用戶空間的方法。
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sysfs 始終與 kobject 的底層結構緊密相關。請閱讀
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Documentation/core-api/kobject.rst 文檔以獲得更多關於 kobject 接口的
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信息。
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使用 sysfs
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只要內核配置中定義了 CONFIG_SYSFS ，sysfs 總是被編譯進內核。你可
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通過以下命令掛載它:
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mount -t sysfs sysfs /sys
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創建目錄
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任何 kobject 在系統中註冊，就會有一個目錄在 sysfs 中被創建。這個
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目錄是作爲該 kobject 的父對象所在目錄的子目錄創建的，以準確地傳遞
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內核的對象層次到用戶空間。sysfs 中的頂層目錄代表著內核對象層次的
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共同祖先；例如：某些對象屬於某個子系統。
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Sysfs 在與其目錄關聯的 kernfs_node 對象中內部保存一個指向實現
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目錄的 kobject 的指針。以前，這個 kobject 指針被 sysfs 直接用於
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kobject 文件打開和關閉的引用計數。而現在的 sysfs 實現中，kobject
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引用計數只能通過 sysfs_schedule_callback() 函數直接修改。
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屬性
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kobject 的屬性可在文件系統中以普通文件的形式導出。Sysfs 爲屬性定義
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了面向文件 I/O 操作的方法，以提供對內核屬性的讀寫。
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屬性應爲 ASCII 碼文本文件。以一個文件只存儲一個屬性值爲宜。但一個
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文件只包含一個屬性值可能影響效率，所以一個包含相同數據類型的屬性值
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數組也被廣泛地接受。
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混合類型、表達多行數據以及一些怪異的數據格式會遭到強烈反對。這樣做是
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很丟臉的,而且其代碼會在未通知作者的情況下被重寫。
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一個簡單的屬性結構定義如下:
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struct attribute {
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char * name;
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struct module *owner;
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umode_t mode;
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};
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int sysfs_create_file(struct kobject * kobj, const struct attribute * attr);
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void sysfs_remove_file(struct kobject * kobj, const struct attribute * attr);
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一個單獨的屬性結構並不包含讀寫其屬性值的方法。子系統最好爲增刪特定
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對象類型的屬性定義自己的屬性結構體和封裝函數。
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例如:驅動程序模型定義的 device_attribute 結構體如下:
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struct device_attribute {
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struct attribute attr;
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ssize_t (*show)(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
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char *buf);
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ssize_t (*store)(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
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const char *buf, size_t count);
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};
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int device_create_file(struct device *, const struct device_attribute *);
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void device_remove_file(struct device *, const struct device_attribute *);
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爲了定義設備屬性，同時定義了一下輔助宏:
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#define DEVICE_ATTR(_name, _mode, _show, _store) \
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struct device_attribute dev_attr_##_name = __ATTR(_name, _mode, _show, _store)
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例如:聲明
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static DEVICE_ATTR(foo, S_IWUSR | S_IRUGO, show_foo, store_foo);
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等同於如下代碼：
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static struct device_attribute dev_attr_foo = {
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.attr = {
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.name = "foo",
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.mode = S_IWUSR | S_IRUGO,
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.show = show_foo,
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.store = store_foo,
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},
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};
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子系統特有的回調函數
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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當一個子系統定義一個新的屬性類型時，必須實現一系列的 sysfs 操作，
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以幫助讀寫調用實現屬性所有者的顯示和儲存方法。
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struct sysfs_ops {
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ssize_t (*show)(struct kobject *, struct attribute *, char *);
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ssize_t (*store)(struct kobject *, struct attribute *, const char *, size_t);
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};
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[子系統應已經定義了一個 struct kobj_type 結構體作爲這個類型的
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描述符，並在此保存 sysfs_ops 的指針。更多的信息參見 kobject 的
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文檔]
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sysfs 會爲這個類型調用適當的方法。當一個文件被讀寫時，這個方法會
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將一般的kobject 和 attribute 結構體指針轉換爲適當的指針類型後
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調用相關聯的函數。
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示例:
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#define to_dev_attr(_attr) container_of(_attr, struct device_attribute, attr)
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static ssize_t dev_attr_show(struct kobject *kobj, struct attribute *attr,
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char *buf)
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{
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struct device_attribute *dev_attr = to_dev_attr(attr);
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struct device *dev = kobj_to_dev(kobj);
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ssize_t ret = -EIO;
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if (dev_attr->show)
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ret = dev_attr->show(dev, dev_attr, buf);
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if (ret >= (ssize_t)PAGE_SIZE) {
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printk("dev_attr_show: %pS returned bad count\n",
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dev_attr->show);
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}
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return ret;
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}
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讀寫屬性數據
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在聲明屬性時，必須指定 show() 或 store() 方法，以實現屬性的
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讀或寫。這些方法的類型應該和以下的設備屬性定義一樣簡單。
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ssize_t (*show)(struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf);
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ssize_t (*store)(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
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const char *buf, size_t count);
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也就是說,他們應只以一個處理對象、一個屬性和一個緩衝指針作爲參數。
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sysfs 會分配一個大小爲 (PAGE_SIZE) 的緩衝區並傳遞給這個方法。
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Sysfs 將會爲每次讀寫操作調用一次這個方法。這使得這些方法在執行時
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會出現以下的行爲:
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- 在讀方面（read(2)），show() 方法應該填充整個緩衝區。回想屬性
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應只導出了一個屬性值或是一個同類型屬性值的數組，所以這個代價將
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不會不太高。
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這使得用戶空間可以局部地讀和任意的向前搜索整個文件。如果用戶空間
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向後搜索到零或使用『0』偏移執行一個pread(2)操作，show()方法將
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再次被調用，以重新填充緩存。
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- 在寫方面（write(2)），sysfs 希望在第一次寫操作時得到整個緩衝區。
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之後 Sysfs 傳遞整個緩衝區給 store() 方法。
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當要寫 sysfs 文件時，用戶空間進程應首先讀取整個文件，修該想要
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改變的值，然後回寫整個緩衝區。
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在讀寫屬性值時，屬性方法的執行應操作相同的緩衝區。
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註記:
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- 寫操作導致的 show() 方法重載，會忽略當前文件位置。
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- 緩衝區應總是 PAGE_SIZE 大小。對於i386，這個值爲4096。
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- show() 方法應該返回寫入緩衝區的字節數，也就是 scnprintf()的
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返回值。
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- show() 方法在將格式化返回值返回用戶空間的時候，禁止使用snprintf()。
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如果可以保證不會發生緩衝區溢出，可以使用sprintf()，否則必須使用
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scnprintf()。
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- store() 應返回緩衝區的已用字節數。如果整個緩存都已填滿，只需返回
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count 參數。
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- show() 或 store() 可以返回錯誤值。當得到一個非法值，必須返回一個
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錯誤值。
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- 一個傳遞給方法的對象將會通過 sysfs 調用對象內嵌的引用計數固定在
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內存中。儘管如此，對象代表的物理實體(如設備)可能已不存在。如有必要，
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應該實現一個檢測機制。
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一個簡單的(未經實驗證實的)設備屬性實現如下：
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static ssize_t show_name(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
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char *buf)
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{
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return scnprintf(buf, PAGE_SIZE, "%s\n", dev->name);
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}
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static ssize_t store_name(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
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const char *buf, size_t count)
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{
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snprintf(dev->name, sizeof(dev->name), "%.*s",
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(int)min(count, sizeof(dev->name) - 1), buf);
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return count;
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}
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static DEVICE_ATTR(name, S_IRUGO, show_name, store_name);
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（注意：真正的實現不允許用戶空間設置設備名。）
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頂層目錄布局
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sysfs 目錄的安排顯示了內核數據結構之間的關係。
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頂層 sysfs 目錄如下:
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block/
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bus/
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class/
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dev/
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devices/
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firmware/
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net/
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fs/
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devices/ 包含了一個設備樹的文件系統表示。他直接映射了內部的內核
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設備樹，反映了設備的層次結構。
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bus/ 包含了內核中各種總線類型的平面目錄布局。每個總線目錄包含兩個
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子目錄:
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devices/
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drivers/
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devices/ 包含了系統中出現的每個設備的符號連結，他們指向 root/ 下的
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設備目錄。
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drivers/ 包含了每個已爲特定總線上的設備而掛載的驅動程序的目錄(這裡
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假定驅動沒有跨越多個總線類型)。
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fs/ 包含了一個爲文件系統設立的目錄。現在每個想要導出屬性的文件系統必須
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在 fs/ 下創建自己的層次結構(參見Documentation/filesystems/fuse.rst)。
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dev/ 包含兩個子目錄： char/ 和 block/。在這兩個子目錄中，有以
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<major>:<minor> 格式命名的符號連結。這些符號連結指向 sysfs 目錄
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中相應的設備。/sys/dev 提供一個通過一個 stat(2) 操作結果，查找
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設備 sysfs 接口快捷的方法。
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更多有關 driver-model 的特性信息可以在 Documentation/driver-api/driver-model/
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中找到。
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TODO: 完成這一節。
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當前接口
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以下的接口層普遍存在於當前的sysfs中:
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- 設備 (include/linux/device.h)
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結構體:
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struct device_attribute {
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struct attribute attr;
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ssize_t (*show)(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
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char *buf);
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ssize_t (*store)(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
|
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const char *buf, size_t count);
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};
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聲明:
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DEVICE_ATTR(_name, _mode, _show, _store);
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增/刪屬性:
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int device_create_file(struct device *dev, const struct device_attribute * attr);
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void device_remove_file(struct device *dev, const struct device_attribute * attr);
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- 總線驅動程序 (include/linux/device.h)
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--------------------------------------
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結構體:
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struct bus_attribute {
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|
struct attribute attr;
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|
ssize_t (*show)(struct bus_type *, char * buf);
|
|||
|
|
ssize_t (*store)(struct bus_type *, const char * buf, size_t count);
|
|||
|
|
};
|
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|
|
|
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|
|
聲明:
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|
|
BUS_ATTR(_name, _mode, _show, _store)
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|
增/刪屬性:
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|
int bus_create_file(struct bus_type *, struct bus_attribute *);
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|
|
void bus_remove_file(struct bus_type *, struct bus_attribute *);
|
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|
|
|
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|
|
|
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|
|
- 設備驅動程序 (include/linux/device.h)
|
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|
|
-----------------------------------------
|
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|
|
|
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|
|
結構體:
|
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|
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|
|
struct driver_attribute {
|
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|
|
struct attribute attr;
|
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|
|
ssize_t (*show)(struct device_driver *, char * buf);
|
|||
|
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ssize_t (*store)(struct device_driver *, const char * buf,
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size_t count);
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};
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聲明:
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DRIVER_ATTR(_name, _mode, _show, _store)
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增/刪屬性：
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int driver_create_file(struct device_driver *, const struct driver_attribute *);
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void driver_remove_file(struct device_driver *, const struct driver_attribute *);
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文檔
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~~~~
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sysfs 目錄結構以及其中包含的屬性定義了一個內核與用戶空間之間的 ABI。
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對於任何 ABI，其自身的穩定和適當的文檔是非常重要的。所有新的 sysfs
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屬性必須在 Documentation/ABI 中有文檔。詳見 Documentation/ABI/README。
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