1. 概述

在設備模型中，Bus、Device、Device driver等等，都比較好理解，因為它們對應了實實在在的東西，所有的邏輯都是圍繞著這些實體展開的。而本文所要描述的Class就有些不同了，因為它是虛擬出來的，只是為了抽象設備的共性。

舉個例子，一些年齡相仿、需要獲取的知識相似的人，聚在一起學習，就構成了一個班級（Class）。這個班級可以有自己的名稱（如295），但如果離開構成它的學生（device），它就沒有任何存在意義。另外，班級存在的最大意義是什么呢？是由老師講授的每一個課程！因為老師只需要講一遍，一個班的學生都可以聽到。不然的話（例如每個學生都在家學習），就要為每人請一個老師，講授一遍。而講的內容，大多是一樣的，這就是極大的浪費。

設備模型中的Class所提供的功能也一樣了，例如一些相似的device（學生），需要向用戶空間提供相似的接口（課程），如果每個設備的驅動都實現一遍的話，就會導致內核有大量的冗余代碼，這就是極大的浪費。所以，Class說了，我幫你們實現吧，你們會用就行了。

這就是設備模型中Class的功能，再結合內核的注釋：A class is a higher-level view of a device that abstracts out low-level implementation details(include/linux/device.h line326)，就容易理解了。

2. 數據結構描述

2.1 struct class

struct class是class的抽象，它的定義如下：

1: /* include/linux/device.h, line 332 */

2: struct class {

3: const char *name;

4: struct module *owner;

5:

6: struct class_attribute *class_attrs;

7: struct device_attribute *dev_attrs;

8: struct bin_attribute *dev_bin_attrs;

9: struct kobject *dev_kobj;

10:

11: int (*dev_uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env);

12: char *(*devnode)(struct device *dev, umode_t *mode);

13:

14: void (*class_release)(struct class *class);

15: void (*dev_release)(struct device *dev);

16:

17: int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);

18: int (*resume)(struct device *dev);

19:

20: const struct kobj_ns_type_operations *ns_type;

21: const void *(*namespace)(struct device *dev);

22:

23: const struct dev_pm_ops *pm;

24:

25: struct subsys_private *p;

26: };

其實struct class和struct bus很類似，解釋如下：

name，class的名稱，會在“/sys/class/”目錄下體現。

class_atrrs，該class的默認attribute，會在class注冊到內核時，自動在“/sys/class/xxx_class”下創建對應的attribute文件。

dev_attrs，該class下每個設備的attribute，會在設備注冊到內核時，自動在該設備的sysfs目錄下創建對應的attribute文件。

dev_bin_attrs，類似dev_attrs，只不過是二進制類型attribute。

dev_kobj，表示該class下的設備在/sys/dev/下的目錄，現在一般有char和block兩個，如果dev_kobj為NULL，則默認選擇char。

dev_uevent，當該class下有設備發生變化時，會調用class的uevent回調函數。

class_release，用于release自身的回調函數。

dev_release，用于release class內設備的回調函數。在device_release接口中，會依次檢查Device、Device Type以及Device所在的class，是否注冊release接口，如果有則調用相應的release接口release設備指針。

p，和“Linux設備模型(6)_Bus”中struct bus結構一樣，不再說明。

2.2 struct class_interface

struct class_interface是這樣的一個結構：它允許class driver在class下有設備添加或移除的時候，調用預先設置好的回調函數（add_dev和remove_dev）。那調用它們做什么呢？想做什么都行（例如修改設備的名稱），由具體的class driver實現。

該結構的定義如下：

1: /* include/linux/device.h, line 434 */

2: struct class_interface {

3: struct list_head node;

4: struct class *class;

5:

6: int (*add_dev) (struct device *, struct class_interface *);

7: void (*remove_dev) (struct device *, struct class_interface *);

8: };

3. 功能及內部邏輯解析

3.1 class的功能

看完上面的東西，蝸蝸依舊糊里糊涂的，class到底提供了什么功能？怎么使用呢？讓我們先看一下現有Linux系統中有關class的狀況（這里以input class為例）：

root@android:/ # ls /sys/class/input/ -l???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
lrwxrwxrwx root???? root????????????? 2014-04-23 03:39 event0 -> ../../devices/platform/i2c-gpio.17/i2c-17/17-0066/max77693-muic/input/input0/event0?
lrwxrwxrwx root???? root????????????? 2014-04-23 03:39 event1 -> ../../devices/platform/gpio-keys.0/input/input1/event1?
lrwxrwxrwx root???? root????????????? 2014-04-23 03:39 event10 -> ../../devices/virtual/input/input10/event10?
lrwxrwxrwx root???? root????????????? 2014-04-23 03:39 event2 -> ../../devices/platform/s3c2440-i2c.3/i2c-3/3-0048/input/input2/event2?
…?
lrwxrwxrwx root???? root????????????? 2014-04-23 03:39 event8 -> ../../devices/platform/soc-audio/sound/card0/input8/event8?
lrwxrwxrwx root???? root????????????? 2014-04-23 03:39 event9 -> ../../devices/platform/i2c-gpio.8/i2c-8/8-0020/input/input9/event9?
lrwxrwxrwx root???? root????????????? 2014-04-23 03:39 input0 -> ../../devices/platform/i2c-gpio.17/i2c-17/17-0066/max77693-muic/input/input0?
…?
lrwxrwxrwx root???? root????????????? 2014-04-23 03:39 mice -> ../../devices/virtual/input/mice

root@android:/?# ls /sys/devices/platform/s3c2440-i2c.3/i2c-3/3-0048/input/input2/event2/ -l?????????????

-r--r--r-- root???? root???????? 4096 2014-04-23 04:08 dev?
lrwxrwxrwx root???? root????????????? 2014-04-23 04:08 device -> ../../input2?
drwxr-xr-x root???? root????????????? 2014-04-23 04:08 power?
lrwxrwxrwx root???? root????????????? 2014-04-23 04:08 subsystem -> ../../../../../../../../class/input?
-rw-r--r-- root???? root???????? 4096 2014-04-23 04:08 uevent

root@android:/ # ls /sys/devices/virtual/input/mice/ -l???????????????????????????????????????
-r--r--r-- root???? root???????? 4096 2014-04-23 03:57 dev?
drwxr-xr-x root???? root????????????? 2014-04-23 03:57 power?
lrwxrwxrwx root???? root????????????? 2014-04-23 03:57 subsystem -> ../../../../class/input?
-rw-r--r-- root???? root???????? 4096 2014-04-23 03:57 uevent

看上面的例子，發現input class也沒做什么實實在在的事兒，它（input class）的功能，僅僅是：

在/sys/class/目錄下，創建一個本class的目錄（input）

在本目錄下，創建每一個屬于該class的設備的符號鏈接（如，把“sys/devices/platform/s3c2440-i2c.3/i2c-3/3-0048/input/input2/event2”設備鏈接到”/sys/class/input/event2”），這樣就可以在本class目錄下，訪問該設備的所有特性（即attribute）

另外，device在sysfs的目錄下，也會創建一個subsystem的符號鏈接，鏈接到本class的目錄

算了，我們還是先分析一下Class的核心邏輯都做了哪些事情，至于class到底有什么用處，可以在后續具體的子系統里面（如input子系統），更為細致的探討。

3.2 class的注冊

class的注冊，是由__class_register接口（它的實現位于"drivers/base/class.c, line 609"）實現的，它的處理邏輯和bus的注冊類似，主要包括：

為class結構中的struct subsys_private類型的指針（cp）分配空間，并初始化其中的字段，包括cp->subsys.kobj.kset、cp->subsys.kobj.ktype等等

調用kset_register，注冊該class（回憶“Linux設備模型(6)_Bus”中的描述，一個class就是一個子系統，因此注冊class也是注冊子系統）。該過程結束后，在/sys/class/目錄下，就會創建對應該class（子系統）的目錄

調用add_class_attrs接口，將class結構中class_attrs指針所指向的attribute，添加到內核中。執行完后，在/sys/class/xxx_class/目錄下，就會看到這些attribute對應的文件

3.3 device注冊時，和class有關的動作

在"Linux設備模型(5)_device和device driver”中，我們有講過struct device和struct device_driver這兩個數據結構，其中struct device結構會包含一個struct class指針（這從側面說明了class是device的集合，甚至，class可以是device的driver）。當某個class driver向內核注冊了一個class后，需要使用該class的device，通過把自身的class指針指向該class即可，剩下的事情，就由內核在注冊device時處理了。

本節，我們講一下在device注冊時，和class有關的動作：

device的注冊最終是由device_add接口（drivers/base/core.c）實現了，該接口中和class有關的動作包括：

調用device_add_class_symlinks接口，創建3.1小節描述的各種符號鏈接，即：在對應class的目錄下，創建指向device的符號鏈接；在device的目錄下，創建名稱為subsystem、指向對應class目錄的符號鏈接

調用device_add_attrs，添加由class指定的attributes（class->dev_attrs）

如果存在對應該class的add_dev回調函數，調用該回調函數

4. 結束語

其實在這篇文章結束后，蝸蝸依舊沒有弄清楚class在內核到底是怎么使用的。不過沒關系，在后續的子系統的分析中（如input子系統、RTC子系統等），我們會看到很多class的使用用例。到時候，再回過頭總結，就會很清楚了。

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