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Linux 内核提供了多种用户态和内核态的通信机制，本文将重点介绍 sysfs 文件系统。其他的通信机制可以参考前文：
Linux设备驱动系列（八）——ioctl系统调用
Linux设备驱动系列（九）——procfs文件系统
1 sysfs 文件系统介绍
Sysfs（System Filesystem）是 Linux 内核提供的一种虚拟文件系统，用于向用户空间公开有关设备和驱动程序的信息。它类似于/proc 文件系统，但是专注于设备和驱动程序信息，而非进程信息。
Sysfs 通过文件和目录的方式组织信息，其中每个文件或目录对应于系统中的一个设备、驱动程序或者其他内核对象。这些文件通常包含有关设备和驱动程序的属性、状态和配置信息。有些文件可以被写入，用于配置和控制设备。
Sysfs 通常被挂载在/sys 目录下，它提供了一种方便的方式，让用户空间的程序可以动态地获取和管理系统中的设备信息，而无需直接访问内核数据结构。
2 Kernel Object
在 Linux 内核中，Kobject 是内核对象（Kernel Object）的抽象表示。它是内核中几乎所有子系统的基础，用于表示这些子系统中的各种对象，如设备、驱动程序、总线等。
Kobject 提供了一个通用的、层次化的对象模型，用于管理内核中的各种对象。每个 Kobject 都有一个唯一的名称和一个指向其父 Kobject 的指针，从而组织成一个层次结构。此外，Kobject 还可以拥有属性（如设备属性、驱动程序属性等），这些属性可以通过 sysfs 文件系统向用户空间公开。
Sysfs 是通过 Kobject 来表示设备、驱动程序等内核对象的信息的一种方式。当内核中的设备、驱动程序等对象被创建时，相应的 Kobject 也会被创建，然后通过 Sysfs 将其信息暴露给用户空间。
struct kobject 在头文件"linux/kobject.h"中定义，它通常被嵌入到其他结构体中。
struct kobject { const char *name; struct list_head entry; struct kobject *parent; struct kset *kset; struct kobj_type *ktype; struct kernfs_node *sd; /* sysfs directory entry */ struct kref kref; ...};
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其中：
3 Sysfs 使用方式
Linux 内核中使用 sysfs 的步骤比较简单：（1）在/sys 路径下创建目录；（2）创建 sysfs 文件。下面将详细展开这两步涉及的内核 API。
3.1 在/sys 下创建目录
struct kobject * kobject_create_and_add ( const char * name, struct kobject * parent);
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Linux 内核预定义了几个常用的 parent 参数：
如果 parent 取值为 NULL，则在/sys 下面创建目录。
相应地，如果需要删除对应的 sysfs 目录，可以用：
void kobject_put(struct kobject *kobj);
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3.2 创建 sysfs 文件
sysfs 文件可以通过 sysfs 属性来创建，它定义在头文件"sysfs.h"中：
struct kobj_attribute { struct attribute attr; ssize_t (*show)(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf); ssize_t (*store)(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t count);};
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其中 attr 表示将要创建的文件（属性），而 show 和 store 分别表示对应的 sysfs 文件在读和写操作时的回调函数。
struct kobj_attribute 可以通过__ATTR 宏来创建：
__ATTR(name, permission, show_ptr, store_ptr);
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准备好 attr 之后，可以通过 sysfs_create_file 来创建出 sysfs 文件：
int sysfs_create_file ( struct kobject * kobj, const struct attribute * attr);
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同样地，如果需要删除对应的 sysfs 文件，可以用：
void sysfs_remove_file ( struct kobject * kobj, const struct attribute * attr);
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将前面介绍的 API 汇总起来，创建一个 sysfs 文件的过程代码如下：
struct kobj_attribute my_attr = __ATTR(my_value, 0660, sysfs_show, sysfs_store);static ssize_t sysfs_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, char *buf){ return sprintf(buf, "%d", my_value);}static ssize_t sysfs_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,const char *buf, size_t count){ sscanf(buf,"%d",&my_value); return count;}
/*Creating a directory in /sys/kernel/ */kobj_ref = kobject_create_and_add("my_sysfs", kernel_kobj);/*Creating sysfs file for my_value*/if(sysfs_create_file(kobj_ref,&my_attr.attr)){ printk(KERN_INFO"Failed to create sysfs file\n"); goto r_sysfs;}kobject_put(kobj_ref); sysfs_remove_file(kernel_kobj, &my_attr.attr);
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4 Sysfs 完整代码演示
kernel_driver.c
#include <linux/kernel.h>#include <linux/init.h>#include <linux/module.h>#include <linux/kdev_t.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/cdev.h>#include <linux/device.h>#include <linux/slab.h>#include <linux/uaccess.h>#include <linux/kthread.h>#include <linux/wait.h>#include <linux/err.h>
uint32_t read_count = 0;static struct task_struct *wait_thread;
dev_t dev = 0;static struct class *dev_class;static struct cdev my_cdev;wait_queue_head_t my_waitqueue;int waitqueue_flag = 0;
static int wait_function(void *unused){
while (1) { pr_info("Waiting For Event...\n"); wait_event_interruptible(my_waitqueue, waitqueue_flag != 0); if (waitqueue_flag == 2) { pr_info("Event Came From Exit Function\n"); return 0; } pr_info("Event Came From Read Function - %d\n", ++read_count); waitqueue_flag = 0; } do_exit(0); return 0;}
static ssize_t my_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t len, loff_t *off){ waitqueue_flag = 1; wake_up_interruptible(&my_waitqueue); return 0;}
static struct file_operations fops = { .owner = THIS_MODULE, .read = my_read,};
static int __init my_driver_init(void){ if ((alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "my_dev")) < 0) return -1;
cdev_init(&my_cdev, &fops); my_cdev.owner = THIS_MODULE; my_cdev.ops = &fops;
if ((cdev_add(&my_cdev, dev, 1)) < 0) goto r_class;
if (IS_ERR(dev_class = class_create(THIS_MODULE, "my_class"))) goto r_class;
if (IS_ERR(device_create(dev_class, NULL, dev, NULL, "my_device"))) goto r_device;
init_waitqueue_head(&my_waitqueue);
if ((wait_thread = kthread_create(wait_function, NULL, "WaitThread"))) wake_up_process(wait_thread);
return 0;
r_device: class_destroy(dev_class);r_class: unregister_chrdev_region(dev, 1); return -1;}
static void __exit my_driver_exit(void){ waitqueue_flag = 2; wake_up_interruptible(&my_waitqueue); device_destroy(dev_class, dev); class_destroy(dev_class); cdev_del(&my_cdev); unregister_chrdev_region(dev, 1);}
module_init(my_driver_init);module_exit(my_driver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("feifei <feifei@gmail.com>");MODULE_DESCRIPTION("Simple linux driver");MODULE_VERSION("1.7");
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编译运行演示如下：
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