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title: 设备模型
url: https://doc.liz6.com/linux-kernel/10-drivers-and-device-model/01-device-model
locale: zh
area: linux-kernel
tags:
- linux-kernel
- 驱动与设备模型
date: 2026-06-30
modified: 2026-07-11
description: '覆盖: kobject/kset → device/driver/bus/class → sysfs 绑定 → probe 生命周期 → udev → device tree (DT) → ACPI → platform device 内核版本: 2.6 ~ 6.x'
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# 设备模型
> 覆盖: kobject/kset → device/driver/bus/class → sysfs 绑定 → probe 生命周期 → udev → device tree (DT) → ACPI → platform device
> 内核版本: 2.6 ~ 6.x
## 概述
Linux 设备模型是一套内核内部框架，为所有设备、驱动、总线提供统一的表示和生命周期管理。它的核心价值不在于"设备怎么工作"，而在于"设备和驱动怎么找到对方"——即**设备-驱动匹配** (device-driver binding)。
## kobject: 基础构建块
```c
// include/linux/kobject.h
struct kobject {
const char *name; // sysfs 中显示的名字
struct kobject *parent; // 父节点 → sysfs 目录层次
struct kset *kset; // 所属 kset (集合)
struct kernfs_node *sd; // sysfs 中的 dentry (kernfs)
struct kref kref; // 引用计数
unsigned int state_initialized:1;
};
// kobject 本身不做设备管理 — 它提供:
// 1. sysfs 中的目录/文件表示
// 2. 引用计数 → 自动释放
// 3. 父-子层次关系
```
### kset: kobject 集合
```c
struct kset {
struct list_head list; // 所有成员 kobject
struct kobject kobj; // 内嵌 kobject (集合自身在 sysfs 中)
const struct kobj_type *ktype; // 类型操作
};
// 例: /sys/devices/ → devices_kset
// /sys/bus/ → bus_kset
```
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## Device / Driver / Bus
### struct device
```c
// include/linux/device.h
struct device {
struct kobject kobj; // sysfs 表示
struct device *parent; // 父设备 (如 PCI bridge)
const char *init_name;
struct bus_type *bus; // 所在总线
struct device_driver *driver; // 绑定到的驱动
void *driver_data; // 驱动私有数据
struct device_node *of_node; // DT 节点
u64 *dma_mask; // DMA 可寻址范围
const struct attribute_group **groups; // sysfs 属性组
void (*release)(struct device *dev); // 必须! (释放回调)
};
```
### struct device_driver
```c
struct device_driver {
const char *name;
struct bus_type *bus;
int (*probe)(struct device *dev); // 探测: 驱动绑定到设备
void (*remove)(struct device *dev); // 移除: 解绑
void (*shutdown)(struct device *dev);
const struct of_device_id *of_match_table; // DT 匹配
const struct acpi_device_id *acpi_match_table;
const struct attribute_group **groups;
};
```
### struct bus_type
```c
struct bus_type {
const char *name; // PCI, USB, platform, ...
int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);
int (*probe)(struct device *dev); // 总线级 probe
struct subsys_private *p; // 设备链表 + 驱动链表
};
```
### 绑定流程
```c
// drivers/base/dd.c
// 设备注册:
device_register(dev)
→ device_add(dev)
→ bus_add_device(dev) // 挂到 bus->p->klist_devices
→ bus_probe_device(dev)
→ device_initial_probe(dev)
→ __device_attach(dev, true)
→ bus_for_each_drv(dev->bus, ...) // 遍历所有注册的驱动
→ driver_match_device(drv, dev) // bus->match() 或 of_match/acpi_match
→ device_driver_attach(drv, dev)
→ driver_probe_device(drv, dev)
→ really_probe(dev, drv)
→ call_driver_probe(dev, drv) → drv->probe(dev)
```
**关键**: 绑定是双向的——新设备到来时遍历驱动，新驱动注册时也遍历设备。无论谁先注册，匹配都会发生。
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## sysfs 与属性
```c
// /sys 下每个目录 = 一个 kobject
// 属性文件 = struct device_attribute
struct device_attribute {
struct attribute attr;
ssize_t (*show)(struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf);
ssize_t (*store)(struct device *dev, struct device_attribute *attr, const char *buf, size_t count);
};
// 宏: DEVICE_ATTR_RO(name) → 生成只读属性
// DEVICE_ATTR_WO(name) → 只写
// DEVICE_ATTR_RW(name) → 读写
```
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## Device Tree vs ACPI
## udev
## 参考
- **源码**: `drivers/base/core.c`, `drivers/base/bus.c`, `drivers/base/dd.c`, `include/linux/device.h`
- **内核文档**: `Documentation/driver-api/driver-model/`
*关键词: kobject, device, driver, bus, probe, sysfs, device tree, ACPI, udev, modalias*