简单介绍Linux sysfs 桌面操作系统

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使用 Linux sysfs 的关键就是掌握这些 sysfs 属性的用法,下面以一些常见的 sysfs 属性来展示它的用法;使用设备(PCI)的 sysfs 属性文件以一份桌面系统上的视频卡为例。

本人对Linux系统很感兴趣,常见Linux sysfs 属性的功能Linux本身是这个操作系统的核心部分,也就是操作系统的内核。内核是完成那些最基本操作的程序,它负责其他程序(如文本编辑器程序)的启动与终止、内存申请处理硬盘访问、网络连接管理等方面的工作。

使用 Linux sysfs 的关键就是掌握这些 sysfs 属性的用法,下面以一些常见的 sysfs 属性来展示它的用法;
使用设备(PCI)的 sysfs 属性文件以一份桌面系统上的视频卡为例,列举它对应的 kobject 上的属性文件的对应用途;一般来说,在 Linux 桌面上都有视频卡以支持 Xorg 软件包作为 XWindow 服务器来运行,因此先找到 Xorg 的进程号,查看这个进程所使用的所有文件(注意查看这个进程属性需要 root 用户权限);
# ps xfa |grep Xorg
 2001 tty1     Ss+    2:24      \_ /usr/bin/Xorg :0 -nr -verbose -auth \
/var/run/gdm/auth-for-gdm-NPrkZK/database -nolisten tcp vt1
# lsof -nP -p 2001
Xorg    2001 root  mem    REG        8,3    617732     231033 \
/usr/lib/xorg/modules/drivers/sis_drv.so
[...]
Xorg    2001 root  mem    REG        0,0 134217728       5529 \
/sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/resource0
Xorg    2001 root  mem    REG        0,0    131072       5531 \
/sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/resource1
[...]
Xorg    2001 root    7u   REG        0,0       256       5504 \
/sys/devices/pci0000:00/0000:00:00.0/config
Xorg    2001 root    8u  unix 0xdbe66000       0t0       8756 socket
Xorg    2001 root    9u   REG        0,0       256       5528 \
/sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/config
 
注意到此 Xorg 服务器是以内存映射 (mem) 的形式打开了 "/sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/resource0" 和 "/sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/resource1" ,同时以文件读写形式 (7u,9u) 打开了 "/sys/devices/pci0000:00/0000:00:00.0/config" 和 "/sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/config"
事实上, PCI 设备对应的 kobject 目录下的 config 正是代表PCI设备的“配置空间”,对于普通 PCI (非PCI-E)设备而言,其配置空间大小一般是 256字节,这个空间可以使用十六进制工具 dump 出来,如下。(有关 PCI 设备本身的三种地址空间,请参考附录 LDD3)

# hexdump -C /sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/config
00000000  39 10 30 63 03 00 30 02  00 00 00 03 00 00 00 80  |9.0c..0.........|
00000010  08 00 00 d8 00 00 00 e1  01 d0 00 00 00 00 00 00  |................|
00000020  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 19 10 30 1b  |..............0.|
00000030  00 00 00 00 40 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |....@...........|
00000040  01 50 02 06 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |.P..............|
00000050  02 00 30 00 0b 02 00 ff  00 00 00 00 00 00 00 00  |..0.............|
00000060  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00000100 

这个空间正好是 256字节大小,熟悉 PCI 的人们还可以知道,从 PCI 配置空间可以读到有关此 PCI 设备的很多有用信息,如厂商代码,设备代码,IRQ 号码等;前四个字节 0x39 0x10 0x30 0x63 就是按小端(little endian)存放的2个短整数,因此其 PCI 厂商号码和 PCI 设备号码分别是 0x1039 和 0x6330
# lspci -v -d 1039:6330
01:00.0 VGA compatible controller: Silicon Integrated Systems [SiS] 661/741/760 PCI/AGP \
or 662/761Gx PCIE VGA Display Adapter (prog-if 00 [VGA controller])
 Subsystem: Elitegroup Computer Systems Device 1b30
 Flags: 66MHz, medium devsel
 BIST result: 00
 Memory at d8000000 (32-bit, prefetchable) [size=128M]
 Memory at e1000000 (32-bit, non-prefetchable) [size=128K]
 I/O ports at d000 [size=128]
 Capabilities: [40] Power Management version 2
 Capabilities: [50] AGP version 3.0 

在 PCI 设备上除了有 config 是配置空间对用户的接口以外,还有 resource{0,1,2,...} 是资源空间,对应着 PCI 设备的可映射内存空间;此外 PCI 设备还提供了很多接口,全部列表如下:

# ls -lU /sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0/
总计 0
-rw-r--r-- 1 root root      4096 12-09 00:28 uevent
-r--r--r-- 1 root root      4096 12-09 00:27 resource
-r--r--r-- 1 root root      4096 12-09 00:27 vendor
-r--r--r-- 1 root root      4096 12-09 00:27 device
-r--r--r-- 1 root root      4096 12-09 00:28 subsystem_vendor
-r--r--r-- 1 root root      4096 12-09 00:28 subsystem_device
-r--r--r-- 1 root root      4096 12-09 00:27 class
-r--r--r-- 1 root root      4096 12-09 00:27 irq
-r--r--r-- 1 root root      4096 12-09 00:28 local_cpus
-r--r--r-- 1 root root      4096 12-09 00:28 local_cpulist
-r--r--r-- 1 root root      4096 12-09 00:28 modalias
-rw------- 1 root root      4096 12-09 00:28 enable
-rw-r--r-- 1 root root      4096 12-09 00:28 broken_parity_status
-rw-r--r-- 1 root root      4096 12-09 00:28 msi_bus
lrwxrwxrwx 1 root root         0 12-09 00:28 subsystem -> ../../../../bus/pci
drwxr-xr-x 2 root root         0 12-09 00:28 power
-rw-r--r-- 1 root root       256 12-08 23:03 config
-rw------- 1 root root 134217728 12-08 23:03 resource0
-rw------- 1 root root 134217728 12-09 00:28 resource0_wc
-rw------- 1 root root    131072 12-08 23:03 resource1
-rw------- 1 root root       128 12-09 00:28 resource2
-r-------- 1 root root         0 12-09 00:28 rom 

可以看到很多其它属性文件,这些属性文件的权限位也都是正确的,有 w 权限位的才是可以写入。其中大小为 4096字节的属性一般是纯文本描述的属性,可以直接 cat 读出和用 echo 字符串的方法写入;其它非 4096字节大小的一般是二进制属性,类似于上面的 config 属性文件;关于纯文本属性和二进制属性,在下文 编程实践:添加Linux sysfs支持 一节会进一步说明。

从 vendor, device, subsystem_vendor, subsystem_device, class, resource 这些只读属性上分别可以读到此 PCI 设备的厂商号、设备号、子系统厂商号、子系统设备号、PCI类别、资源表等,这些都是相应 PCI 设备的属性,其实就是直接从 config 二进制文件读出来,按照配置空间的格式读出这些号码;
使用 enable 这个可写属性可以禁用或启用这个 PCI 设备,设备的过程很直观,写入1代表启用,写入0则代表禁用;
subsystem 和 driver 符号链接文件分别指向对应的 sysfs 位置;(这里缺少 driver 符号链接说明这个设备当前未使用内核级的驱动程序)
resource0, resource0_wc, resource1, resource2 等是从"PCI 配置空间"解析出来的资源定义段落分别生成的,它们是 PCI 总线驱动在 PCI 设备初始化阶段加上去的,都是二进制属性,但没有实现读写接口,只支持 mmap 内存映射接口,尝试进行读写会提示 IO 错误,其中 _wc 后缀表示 "合并式写入(write combined)" ,它们用于作应用程序的内存映射,就可以访问对应的 PCI 设备上相应的内存资源段落;
有了 PCI 核心对 Linux sysfs 的完善支持,每个设备甚至不用单独的驱动程序,如这里的 "0000:01:00.0" 不需要一个内核级的驱动程序,有了 PCI 核心对该设备的配置空间发现机制,可以自动发现它的各个不同段落的资源属性,在 Xorg 应用程序中可以直接以 "/usr/lib/xorg/modules/drivers/sis_drv.so" 这个用户空间的驱动程序对其进行映射,就可以直接操作此视频卡了;有了这一个 PCI 设备的示例可以知道,有了一个 PCI 设备的 /sys/devices/ 设备对象,去访问它的各项属性和设置属性都非常简单。以上介绍Linux sysfs桌面系统应用。

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责任编辑:佚名 来源: CSDN
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