sysfs is a feature of the Linux 2.6 kernel that allows kernel code to export information to user
processes via an in-memory filesystem. The organization of the filesystem directory hierarchy
is strict, and based the internal organization of
kernel data structures. The files that are created
in the filesystem are (mostly) ASCII files with
(usually) one value per file. These features ensure that the information exported is accurate
and easily accessible, making sysfs one of the
most intuitive and useful features of the 2.6 kernel.
### Sysfs 文件系统详解
#### 摘要
Sysfs 是 Linux 2.6 内核的一个特性，它允许内核代码通过一个内存中的文件系统向用户进程导出信息。文件系统的目录层次结构非常严格，并且基于内核数据结构的内部组织方式。在文件系统中创建的文件大多是 ASCII 文件，并且通常每个文件包含一个值。这些特点确保了导出的信息准确并且易于访问，使得 sysfs 成为 2.6 内核中最直观、最有用的功能之一。
#### 引言
Sysfs 是一种机制，用于表示内核对象、它们的属性以及它们之间的关系。它提供了两个组件：一个内核编程接口，用于通过 sysfs 导出这些项目；一个用户界面来查看和操作这些项目，这些项目映射回它们所代表的内核对象。下表展示了内核构造与外部（用户空间）sysfs 映射之间的对应关系：
| 内部（内核） | 外部（用户空间） |
|------------|----------------|
| 内核对象 | 目录 |
| 对象属性 | 普通文件 |
| 对象关系 | 符号链接 |
Sysfs 是内核基础设施的核心部分，这意味着它提供了一个相对简单的接口来执行简单的任务。通常，代码不会过于复杂，描述也不会过于晦涩。然而，像许多核心基础设施一样，它可能会变得有些抽象，让人难以跟踪。为了帮助缓解这一问题，本文采取逐步深入的方法介绍 sysfs，在进入细节之前，首先简要介绍了它的起源，然后是关于挂载和访问 sysfs 的关键信息。
接下来，文章描述了 sysfs 中子系统的目录组织和布局。这为用户提供了足够的信息来理解通过 sysfs 导出的信息的组织和内容。但出于时间和篇幅的限制，并没有描述每一个对象及其属性。
本文的主要目标是提供对 sysfs 内部接口的技术概述——即用于将内核构造导出到用户空间的数据结构和函数。它描述了用于导出内核构造的函数以及其他相关的...
#### Sysfs 的历史背景
Sysfs 最初是在 2.4 版本的 Linux 内核中引入的，但它的发展和完善主要是在 2.6 版本中完成的。在 2.4 版本之前，内核导出信息的方式通常是通过 `/proc` 或者直接通过 ioctl 调用来实现的。这些方法虽然有效，但缺乏统一性和一致性。随着硬件的不断发展和驱动程序的增多，这种不一致性的缺点日益明显。
#### Sysfs 的核心功能
Sysfs 的核心功能在于它能够提供一个统一的框架来导出内核数据。这意味着无论是硬件设备还是其他内核对象，都可以通过一个统一的方式来获取其状态或进行配置。这对于系统管理和调试尤为重要，因为它大大简化了获取内核信息的过程。
#### Sysfs 的目录结构
Sysfs 的目录结构反映了内核中对象的关系。例如，设备文件通常位于 `/sys/class` 下的相应子目录中。对于一个具体的硬件设备来说，它的文件可能位于类似 `/sys/class/usb/` 或 `/sys/class/gpio/` 的路径下。这些目录下的文件可以用来读取设备的状态或者对其进行配置。
#### Sysfs 的实现原理
Sysfs 的实现在内核层面是通过一组数据结构和函数来支持的。主要包括以下几个方面：
- **`kobject`**：这是所有 sysfs 对象的基础，它表示一个内核对象，并包含了指向其父对象的指针。
- **`kobj_attribute`**：这个结构体定义了如何通过 sysfs 访问一个对象的属性。
- **`sysfs_ops`**：这是一个操作集，定义了如何读写 sysfs 属性。
- **`sysfs_file_operations`**：这些操作包括打开、关闭和读写等基本文件操作。
#### Sysfs 的优势
Sysfs 的设计具有几个显著的优势：
1. **一致性**：无论是什么类型的内核对象，都可以通过 sysfs 来访问，这就意味着开发人员不需要学习多种不同的接口。
2. **可扩展性**：新的内核对象和属性可以通过简单地添加 kobject 和 kobj_attribute 来实现，而无需修改现有代码。
3. **易于调试**：由于 sysfs 提供了一种标准的方式来访问内核状态，因此它也是调试工具的重要组成部分。
#### 结论
sysfs 是一个非常重要的内核特性，它不仅简化了内核信息的导出过程，还为用户空间应用程序提供了一个简单且一致的接口来访问内核状态。通过了解 sysfs 的工作原理和其实现细节，开发者能够更好地利用这个强大的工具来优化和调试他们的系统。
