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   1 The kobject Infrastructure
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   3 Patrick Mochel <mochel@osdl.org>
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   5 Updated: 3 June 2003
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   8 Copyright (c)  2003 Patrick Mochel
   9 Copyright (c)  2003 Open Source Development Labs
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  12 0. Introduction
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  14 The kobject infrastructure performs basic object management that larger
  15 data structures and subsystems can leverage, rather than reimplement
  16 similar functionality. This functionality primarily concerns:
  17
  18 - Object reference counting.
  19 - Maintaining lists (sets) of objects.
  20 - Object set locking.
  21 - Userspace representation.
  22
  23 The infrastructure consists of a number of object types to support
  24 this functionality. Their programming interfaces are described below
  25 in detail, and briefly here:
  26
  27 - kobjects      a simple object.
  28 - kset          a set of objects of a certain type.
  29 - ktype         a set of helpers for objects of a common type.
  30
  31
  32 The kobject infrastructure maintains a close relationship with the
  33 sysfs filesystem. Each kobject that is registered with the kobject
  34 core receives a directory in sysfs. Attributes about the kobject can
  35 then be exported. Please see Documentation/filesystems/sysfs.txt for
  36 more information.
  37
  38 The kobject infrastructure provides a flexible programming interface,
  39 and allows kobjects and ksets to be used without being registered
  40 (i.e. with no sysfs representation). This is also described later.
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  42
  43 1. kobjects
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  45 1.1 Description
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  48 struct kobject is a simple data type that provides a foundation for
  49 more complex object types. It provides a set of basic fields that
  50 almost all complex data types share. kobjects are intended to be
  51 embedded in larger data structures and replace fields they duplicate.
  52
  53 1.2 Definition
  54
  55 struct kobject {
  56         const char              * k_name;
  57         struct kref             kref;
  58         struct list_head        entry;
  59         struct kobject          * parent;
  60         struct kset             * kset;
  61         struct kobj_type        * ktype;
  62         struct sysfs_dirent     * sd;
  63         wait_queue_head_t       poll;
  64 };
  65
  66 void kobject_init(struct kobject *);
  67 int kobject_add(struct kobject *);
  68 int kobject_register(struct kobject *);
  69
  70 void kobject_del(struct kobject *);
  71 void kobject_unregister(struct kobject *);
  72
  73 struct kobject * kobject_get(struct kobject *);
  74 void kobject_put(struct kobject *);
  75
  76
  77 1.3 kobject Programming Interface
  78
  79 kobjects may be dynamically added and removed from the kobject core
  80 using kobject_register() and kobject_unregister(). Registration
  81 includes inserting the kobject in the list of its dominant kset and
  82 creating a directory for it in sysfs.
  83
  84 Alternatively, one may use a kobject without adding it to its kset's list
  85 or exporting it via sysfs, by simply calling kobject_init(). An
  86 initialized kobject may later be added to the object hierarchy by
  87 calling kobject_add(). An initialized kobject may be used for
  88 reference counting.
  89
  90 Note: calling kobject_init() then kobject_add() is functionally
  91 equivalent to calling kobject_register().
  92
  93 When a kobject is unregistered, it is removed from its kset's list,
  94 removed from the sysfs filesystem, and its reference count is decremented.
  95 List and sysfs removal happen in kobject_del(), and may be called
  96 manually. kobject_put() decrements the reference count, and may also
  97 be called manually.
  98
  99 A kobject's reference count may be incremented with kobject_get(),
 100 which returns a valid reference to a kobject; and decremented with
 101 kobject_put(). An object's reference count may only be incremented if
 102 it is already positive.
 103
 104 When a kobject's reference count reaches 0, the method struct
 105 kobj_type::release() (which the kobject's kset points to) is called.
 106 This allows any memory allocated for the object to be freed.
 107
 108
 109 NOTE!!!
 110
 111 It is _imperative_ that you supply a destructor for dynamically
 112 allocated kobjects to free them if you are using kobject reference
 113 counts. The reference count controls the lifetime of the object.
 114 If it goes to 0, then it is assumed that the object will
 115 be freed and cannot be used.
 116
 117 More importantly, you must free the object there, and not immediately
 118 after an unregister call. If someone else is referencing the object
 119 (e.g. through a sysfs file), they will obtain a reference to the
 120 object, assume it's valid and operate on it. If the object is
 121 unregistered and freed in the meantime, the operation will then
 122 reference freed memory and go boom.
 123
 124 This can be prevented, in the simplest case, by defining a release
 125 method and freeing the object from there only. Note that this will not
 126 secure reference count/object management models that use a dual
 127 reference count or do other wacky things with the reference count
 128 (like the networking layer).
 129
 130
 131 1.4 sysfs
 132
 133 Each kobject receives a directory in sysfs. This directory is created
 134 under the kobject's parent directory.
 135
 136 If a kobject does not have a parent when it is registered, its parent
 137 becomes its dominant kset.
 138
 139 If a kobject does not have a parent nor a dominant kset, its directory
 140 is created at the top-level of the sysfs partition.
 141
 142
 143
 144 2. ksets
 145
 146 2.1 Description
 147
 148 A kset is a set of kobjects that are embedded in the same type.
 149
 150
 151 struct kset {
 152         struct kobj_type        * ktype;
 153         struct list_head        list;
 154         struct kobject          kobj;
 155         struct kset_uevent_ops  * uevent_ops;
 156 };
 157
 158
 159 void kset_init(struct kset * k);
 160 int kset_add(struct kset * k);
 161 int kset_register(struct kset * k);
 162 void kset_unregister(struct kset * k);
 163
 164 struct kset * kset_get(struct kset * k);
 165 void kset_put(struct kset * k);
 166
 167 struct kobject * kset_find_obj(struct kset *, char *);
 168
 169
 170 The type that the kobjects are embedded in is described by the ktype
 171 pointer.
 172
 173 A kset contains a kobject itself, meaning that it may be registered in
 174 the kobject hierarchy and exported via sysfs. More importantly, the
 175 kset may be embedded in a larger data type, and may be part of another
 176 kset (of that object type).
 177
 178 For example, a block device is an object (struct gendisk) that is
 179 contained in a set of block devices. It may also contain a set of
 180 partitions (struct hd_struct) that have been found on the device. The
 181 following code snippet illustrates how to express this properly.
 182
 183          struct gendisk * disk;
 184          ...
 185          disk->kset.kobj.kset = &block_kset;
 186          disk->kset.ktype = &partition_ktype;
 187          kset_register(&disk->kset);
 188
 189 - The kset that the disk's embedded object belongs to is the
 190   block_kset, and is pointed to by disk->kset.kobj.kset.
 191
 192 - The type of objects on the disk's _subordinate_ list are partitions,
 193   and is set in disk->kset.ktype.
 194
 195 - The kset is then registered, which handles initializing and adding
 196   the embedded kobject to the hierarchy.
 197
 198
 199 2.2 kset Programming Interface
 200
 201 All kset functions, except kset_find_obj(), eventually forward the
 202 calls to their embedded kobjects after performing kset-specific
 203 operations. ksets offer a similar programming model to kobjects: they
 204 may be used after they are initialized, without registering them in
 205 the hierarchy.
 206
 207 kset_find_obj() may be used to locate a kobject with a particular
 208 name. The kobject, if found, is returned.
 209
 210 There are also some helper functions which names point to the formerly
 211 existing "struct subsystem", whose functions have been taken over by
 212 ksets.
 213
 214
 215 decl_subsys(name,type,uevent_ops)
 216
 217 Declares a kset named '<name>_subsys' of type <type> with
 218 uevent_ops <uevent_ops>. For example,
 219
 220 decl_subsys(devices, &ktype_device, &device_uevent_ops);
 221
 222 is equivalent to doing:
 223
 224 struct kset devices_subsys = {
 225      .ktype = &ktype_devices,
 226      .uevent_ops = &device_uevent_ops,
 227 };
 228 kobject_set_name(&devices_subsys, name);
 229
 230 The objects that are registered with a subsystem that use the
 231 subsystem's default list must have their kset ptr set properly. These
 232 objects may have embedded kobjects or ksets. The
 233 following helper makes setting the kset easier:
 234
 235
 236 kobj_set_kset_s(obj,subsys)
 237
 238 - Assumes that obj->kobj exists, and is a struct kobject.
 239 - Sets the kset of that kobject to the kset <subsys>.
 240
 241 int subsystem_register(struct kset *s);
 242 void subsystem_unregister(struct kset *s);
 243
 244 These are just wrappers around the respective kset_* functions.
 245
 246 2.3 sysfs
 247
 248 ksets are represented in sysfs when their embedded kobjects are
 249 registered. They follow the same rules of parenting, with one
 250 exception. If a kset does not have a parent, nor is its embedded
 251 kobject part of another kset, the kset's parent becomes its dominant
 252 subsystem.
 253
 254 If the kset does not have a parent, its directory is created at the
 255 sysfs root. This should only happen when the kset registered is
 256 embedded in a subsystem itself.
 257
 258
 259 3. struct ktype
 260
 261 3.1. Description
 262
 263 struct kobj_type {
 264         void (*release)(struct kobject *);
 265         struct sysfs_ops        * sysfs_ops;
 266         struct attribute        ** default_attrs;
 267 };
 268
 269
 270 Object types require specific functions for converting between the
 271 generic object and the more complex type. struct kobj_type provides
 272 the object-specific fields, which include:
 273
 274 - release: Called when the kobject's reference count reaches 0. This
 275   should convert the object to the more complex type and free it.
 276
 277 - sysfs_ops: Provides conversion functions for sysfs access. Please
 278   see the sysfs documentation for more information.
 279
 280 - default_attrs: Default attributes to be exported via sysfs when the
 281   object is registered.Note that the last attribute has to be
 282   initialized to NULL ! You can find a complete implementation
 283   in block/genhd.c
 284
 285
 286 Instances of struct kobj_type are not registered; only referenced by
 287 the kset. A kobj_type may be referenced by an arbitrary number of
 288 ksets, as there may be disparate sets of identical objects.
 289