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Linux sysfs虚拟文件系统

news 来源：原创 2025/5/18 21:45:29

文章目录

- 简介
- sysfs接口
- sysfs和procfs
- 参考

本文拟对Linux sysfs虚拟文件系统进行简单的介绍和原理分析

简介

测试环境：Linux dev-PC 5.18.17-amd64-desktop-hwe #20.01.00.10 SMP PREEMPT_DYNAMIC Thu Jun 15 16:17:50 CST 2023 x86_64 GNU/Linux

sysfs虚拟文件系统是随着linux统一设备驱动模型一起诞生的。这个新的设备模型是为了对计算机上的所有设备进行统一地表示和操作，包括设备本身设备之间的连接关系。

这个模型建立在PCI 和USB 的总线枚举过程的分析上，这两个总线类型能代表当前系统中的大多数设备类型。CPU 能直接控制的是PCI总线设备，而USB总线设备是一个具体的PCI设备，外部USB设备再接入到USB 总线设备上。当计算机执行挂起操作时，linux内核应该以“外部USB设备->USB总线设备->PCI总线设备”的顺序通知每一个设备将电源挂起。执行恢复时则以相反的顺序通知。sysfs是在这个linux统一设备模型的开发过程中产生的一项副产品。

在测试环境上，sysfs的挂载信息如下：

sysfs on /sys type sysfs (rw,nosuid,nodev,noexec,relatime)

下面的节点：

$ ls /sys
block  bus  class  dev  devices  firmware  fs  hypervisor  kernel  module  power

这些节点的主要功能：

block: 描述当前系统中所有的块设备的信息
class：根据设备功能分类的设备模型
devices：描述系统中所有的设备，设备根据类型分层
fs：描述系统中所有的文件系统
module：系统中所有模块的信息
bus：系统中所有设备头连接到的某种总线里
dev：维护一个按字符设备和块设备的主次号码连接到真实设备的符号连接文件
firmware：系统加载固件相关的接口
kernel：内核可调参数
power：和电源管理相关的可调参数
hypervisor：有人说是跟虚拟化hypervisor有关，目前没找到官方文档说明

sysfs接口

sysfs代码在路径fs/sysfs下。
下面以/sys/kernel说下在sfsfs中的接口，代码在kernel/ksysfs.c
先看其初始化入口函数：

static int __init ksysfs_init(void)
{int error;kernel_kobj = kobject_create_and_add("kernel", NULL);if (!kernel_kobj) {error = -ENOMEM;goto exit;}error = sysfs_create_group(kernel_kobj, &kernel_attr_group);if (error)goto kset_exit;if (notes_size > 0) {notes_attr.size = notes_size;error = sysfs_create_bin_file(kernel_kobj, &notes_attr);if (error)goto group_exit;}return 0;group_exit:sysfs_remove_group(kernel_kobj, &kernel_attr_group);
kset_exit:kobject_put(kernel_kobj);
exit:return error;
}

首先，kobject_create_and_add会动态生成一个kobject数据结构，然后将其注册到sysfs文件系统中。

struct kobject * __must_check kobject_create_and_add(const char *name, struct kobject *parent);

其中name就是要创建的文件或者目录的名称。parent指向父目录的kobject数据结构。如果为NULL，说明父目录为/sys。

之后，sysfs_create_group会在之前生成的kernel_kobj目录下面创建一个属性集合，并且显示该集合的文件。

int __must_check sysfs_create_group(struct kobject *kobj,const struct attribute_group *grp);

其中参数grp表示需要创建的属性集合。

static struct attribute * kernel_attrs[] = {&fscaps_attr.attr,&uevent_seqnum_attr.attr,&cpu_byteorder_attr.attr,&address_bits_attr.attr,
#ifdef CONFIG_UEVENT_HELPER&uevent_helper_attr.attr,
#endif
#ifdef CONFIG_PROFILING&profiling_attr.attr,
#endif
#ifdef CONFIG_KEXEC_CORE&kexec_loaded_attr.attr,&kexec_crash_loaded_attr.attr,&kexec_crash_size_attr.attr,
#endif
#ifdef CONFIG_CRASH_CORE&vmcoreinfo_attr.attr,
#ifdef CONFIG_CRASH_HOTPLUG&crash_elfcorehdr_size_attr.attr,
#endif
#endif
#ifndef CONFIG_TINY_RCU&rcu_expedited_attr.attr,&rcu_normal_attr.attr,
#endifNULL
};static const struct attribute_group kernel_attr_group = {.attrs = kernel_attrs,
};

这里每个属性又通过下面的方式定义读写操作（以profiling文件为例）：

static ssize_t profiling_show(struct kobject *kobj,struct kobj_attribute *attr, char *buf)
{return sysfs_emit(buf, "%d\n", prof_on);
}
static ssize_t profiling_store(struct kobject *kobj,struct kobj_attribute *attr,const char *buf, size_t count)
{int ret;if (prof_on)return -EEXIST;/** This eventually calls into get_option() which* has a ton of callers and is not const.  It is* easiest to cast it away here.*/profile_setup((char *)buf);ret = profile_init();if (ret)return ret;ret = create_proc_profile();if (ret)return ret;return count;
}
KERNEL_ATTR_RW(profiling);

后面还有一个类似的sysfs_create_bin_file操作，最后/sys/kernel下面的内容如下：

ls -lh /sys/kernel/
总用量 0
drwxr-xr-x   3 root root    0 2月   9 16:40 boot_params
drwxr-xr-x   2 root root    0 2月   9 16:40 cgroup
drwxr-xr-x   3 root root    0 2月   9 11:29 config
drwx------  42 root root    0 2月   9 11:29 debug
-r--r--r--   1 root root 4.0K 2月   9 16:40 fscaps
drwxr-xr-x   2 root root    0 2月   9 16:40 iommu_groups
drwxr-xr-x  55 root root    0 2月   9 16:40 irq
-r--r--r--   1 root root 4.0K 2月   9 16:40 kexec_crash_loaded
-rw-r--r--   1 root root 4.0K 2月   9 16:40 kexec_crash_size
-r--r--r--   1 root root 4.0K 2月   9 16:40 kexec_loaded
drwxr-xr-x   2 root root    0 2月   9 16:40 livepatch
drwxr-xr-x   9 root root    0 2月   9 03:29 mm
-r--r--r--   1 root root  516 2月   9 16:40 notes
-rw-r--r--   1 root root 4.0K 2月   9 16:40 profiling
-rw-r--r--   1 root root 4.0K 2月   9 16:40 rcu_expedited
-rw-r--r--   1 root root 4.0K 2月   9 16:40 rcu_normal
drwxr-xr-x   2 root root    0 2月   9 16:40 reboot
drwxr-xr-x   5 root root    0 2月   9 11:29 security
drwxr-xr-x 176 root root    0 2月   9 16:40 slab
drwxr-xr-x   2 root root    0 2月   9 16:40 software_nodes
drwx------   8 root root    0 2月   9 11:29 tracing
-rw-r--r--   1 root root 4.0K 2月   9 11:29 uevent_helper
-r--r--r--   1 root root 4.0K 2月   9 16:40 uevent_seqnum
-r--r--r--   1 root root 4.0K 2月   9 16:40 vmcoreinfo

sysfs和procfs

sysfs和procfs有各自的侧重点，procfs展示系统的整体信息，sysfs则展示设备模型相关的信息。

参考

sysfs - The filesystem for exporting kernel objects

Linux sysfs虚拟文件系统

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sysfs和procfs

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