Linux设备模型：7、Class

它将所有驱动程序和对应的设备集成到一个统一的框架中。在 Linux 内核源码树中都会定义多个预定义的 class 供用户选择使用或者扩展。

在Linux系统中，设备文件是与硬件交互的关键元素。为了更好地管理这些设备文件，Linux内核引入了一种称为“Device Model”的机制，它将所有驱动程序和对应的设备集成到一个统一的框架中。

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在上一篇文章中我们已经介绍过，在Device Model 中有三个重要概念：bus、device 和 driver。本文将进一步探讨其中的 device，并介绍另外一个重要概念——class。

什么是 class？

在 Device Model 中，每个 device 都必须属于某个 class。可以把 class 看作是各种类型（type）的集合，比如 USB 设备、网络接口等等。通过将不同类型的 device 分类到相应的 class 中去管理，就能够更好地组织和调度这些设备。

通常情况下，在 Linux 内核源码树中都会定义多个预定义的 class 供用户选择使用或者扩展。例如：

- PCI 类

- USB 类

- tty 类

此外还可以自定义新类别来满足特定需求。

class 的实现方式

那么问题来了——怎样实现这些类别呢？

当然不能手工编写大量代码进行分类管理！因此 Linux 内核提供了 kobject/kset 框架，使得 class 的实现变得更加简单和灵活。

在 kobject/kset 框架中，每个 class 都被表示为一个 struct class 结构体。该结构体包含了许多成员变量，其中比较重要的有：

- name：class 名称

- owner：指向持有该模块的内核模块对象的指针

- bus：与之关联的总线类型

- dev_attrs、dev_groups、dev_release 等函数指针

这些成员变量用于描述该类别所属设备及其属性，并定义了一系列操作函数以管理它们。

class 和 device 的关系

前面已经提到，在 Device Model 中所有 device 必须属于某个 class。那么具体来说，class 又是如何与 device 关联起来呢？

Linux 内核使用“kset”机制将同一种 type（即相同类型）device 分组在一起。每个 kset 对象都由一个 struct kset 结构体表示。而每个 class 实例也可以作为一个独立的 kset 存储在系统中。

当创建新设备时（通过调用驱动程序提供的 probe 函数），会同时创建相关联的 device 和其所属类别（即对应的 struct class 实例）。此时 Linux 内核会自动将新建立好的设备文件添加到相应类别下并进行管理。

小结

Class 是 Linux 设备模型中的一个重要概念，用于将不同类型的 device 进行分类管理。通过 class 的实现方式和与 device 的关联机制，可以更好地组织和调度这些设备。

在 Linux 内核源码树中已经定义了多个预定义的 class 供用户选择使用或者扩展，并且还可以自定义新类别来满足特定需求。

总之，在 Device Model 中各种概念相互交织，形成了一套完整而高效的设备管理框架。对于开发人员来说，掌握 Device Model 是必须的技能之一！

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