第九十二章：sysfs
斩灵期涉及内核源码：
一
林小源离开 procfs 的领地，沿着一条由金属光泽铺成的道路继续前行。道路两旁排列着整齐的建筑，每一栋都挂着铭牌——"PCI 总线"、"USB 控制器"、"网络设备"、"块设备"。
一个穿着工装的身影站在路口，胸前别着一枚徽章，上面刻着"kobject"。
"欢迎来到设备之城。"那人的声音干练利落，"我叫 sysfs。你刚才在 procfs 那里看到的，是进程和内核的信息。而我这里，全是设备。"
林小源环顾四周，发现每栋建筑都有相同的结构——门口挂着设备名，门内是一排排整齐的文件：size、、ro、、、。
"每个设备都对应一个目录？"林小源问。
"准确说，每个 kobject 对应一个目录。"sysfs 敲了敲胸前的徽章，"kobject 是 Linux 设备模型的核心。设备、驱动、总线——它们在内核中都是 kobject。我根据 kobject 的层级关系，自动生成目录树。"
"不过 sysfs 不是普通存储。"sysfs 指向城门上的匾额，"这里的文件多数是属性视图，背后是内核对象的 与 。它们应该简洁、可解析，常见规则是一文件一值或一组同类值。把复杂二进制协议塞进 sysfs，就像把整本功法刻在门牌上。"
"那目录里的文件呢？"
"那些是 kobject 的属性。"sysfs 指着一个文件说，"比如 /sys/block/sda/size，它对应一个 结构体，里面有 函数和 函数。读取时调用 ，写入时调用 。"
林小源伸手去读 size 文件，一串数字浮现在眼前：1953525168。
"这是 sda 硬盘的扇区数。"sysfs 说，"差不多 931GB。"
金城初试
sysfs 属性文件读取和写入时，背后通常对应哪两个回调？
二
林小源跟着 sysfs 走进设备之城的深处。他注意到，有些设备的目录下还有子目录——比如 /sys/devices/pci0000:00/0000:00:1f.2/ata1/host0/target0:0:0/0:0:0:0/block/sda。
"这个路径好长。"林小源说。
"那是设备的拓扑路径。"sysfs 解释道，"从 PCI 总线到 ATA 控制器，再到 SCSI 目标，最后到块设备——每一层都是一个 kobject，每一层都有自己的目录。这就是设备树的真实结构。"
"那 /sys/class/net/eth0/ 呢？那里的路径短多了。"
"那是另一种组织方式。"sysfs 说，"/sys/devices/ 按物理拓扑组织，/sys/class/ 按设备类型组织，/sys/bus/ 按总线类型组织。同一设备在不同目录下有不同的入口，但它们都指向同一个 kobject。"
林小源恍然大悟："就像同一个人，在公司按部门分类，在通讯录按姓名分类——但都是同一个人。"
"很好的比喻。"sysfs 点头。
"这些入口很多是 symlink。"sysfs 继续说，"/sys/bus/pci/devices 里的设备会指向 /sys/devices/... 的真实物理位置，driver 目录也会反向列出绑定的设备。VFS 负责路径和 inode/dentry，sysfs 负责把 kobject 层级投影成目录项。它不像 ext4 那样把 dentry 存到磁盘；这些目录来自内核对象当下的生命状态。"
拓扑之试
sysfs 中按物理拓扑组织所有设备的主目录是什么？
三
林小源正要离开，忽然看到一道光从远处飞来——一个身穿蓝衣的身影，手持一块发光的芯片。
"那是 udev。"sysfs 说，"用户空间的设备管理器。"
udev 落地后，对 sysfs 抱拳："又有新设备插入了。我在你的目录里看到了新的 kobject，需要创建对应的设备节点。"
"没问题。"sysfs 打开一个目录，"这是新设备的信息——设备类型、主设备号、次设备号，都在这里。"
udev 扫描了一遍信息，手指在空中划出一个符号——/dev/sdb1，一个设备节点凭空出现。
林小源看得目瞪口呆："设备节点是这样创建的？"
"是的。"udev 说，"当设备插入时，内核在 sysfs 中创建对应的 kobject 目录，然后发送 uevent 通知。我收到通知后，读取 sysfs 中的信息，根据规则创建设备节点。整个过程都是自动的。"
"所以 sysfs 是你和内核之间的桥梁？"
"对。"udev 说，"sysfs 提供信息，我负责行动。没有 sysfs，我就不知道设备长什么样。"
sysfs 微微点头："我是设备模型的镜子——内核里有什么设备，我就映射出什么目录。"
"镜子也有边界。"sysfs 说，"内核 ABI 一旦暴露给用户空间，就很难随意改变。sysfs 的路径、属性名、取值格式都可能被脚本和系统服务依赖。驱动作者添加属性时，必须把它当成用户空间 ABI，而不是调试 printf。临时调试该去 debugfs，配置型对象可以考虑 configfs，不要把所有东西都塞给我。"
ABI 之试
sysfs 暴露给用户空间的路径和属性格式，一旦发布通常应被视为什么接口？
/*
* sysfs 的结构：
*
* /sys/
* ├── block/ — 块设备
* ├── bus/ — 总线类型
* ├── class/ — 设备类
* ├── devices/ — 所有设备
* ├── firmware/ — 固件接口
* ├── fs/ — 文件系统
* ├── kernel/ — 内核信息
* ├── module/ — 内核模块
* └── power/ — 电源管理
*
* sysfs vs procfs:
* procfs — 进程和内核信息
* sysfs — 设备和驱动信息
*
* sysfs 的特点：
* - 一个文件一个值
* - 每个目录对应一个 kobject
* - 自动生成
*/
printf("=== sysfs — 设备模型的文件系统 ===\n\n");
printf("sysfs 目录结构:\n");
printf(" /sys/\n");
printf(" ├── block/ 块设备\n");
printf(" │ └── sda/\n");
printf(" │ ├── size\n");
printf(" │ └── queue/\n");
printf(" ├── bus/ 总线类型\n");
printf(" │ ├── pci/\n");
printf(" │ └── usb/\n");
printf(" ├── class/ 设备类\n");
printf(" │ ├── net/\n");
printf(" │ └── block/\n");
printf(" ├── devices/ 所有设备\n");
printf(" ├── firmware/ 固件接口\n");
printf(" ├── kernel/ 内核信息\n");
printf(" ├── module/ 内核模块\n");
printf(" └── power/ 电源管理\n\n");
printf("--- 设备信息示例 ---\n");
printf("/sys/block/sda/:\n");
printf(" size: 1953525168 (扇区数)\n");
printf(" removable: 0\n");
printf(" ro: 0 (只读标志)\n\n");
printf("/sys/class/net/eth0/:\n");
printf(" address: 00:11:22:33:44:55\n");
printf(" mtu: 1500\n");
printf(" speed: 1000 (Mbps)\n\n");
printf("--- kobject 与 sysfs ---\n");
printf("每个 kobject 对应一个目录:\n");
printf(" struct kobject {\n");
printf(" char *name; // 目录名\n");
printf(" ... // 其他字段\n");
printf(" };\n\n");
printf("kobject 的属性对应文件:\n");
printf(" struct kobj_attribute {\n");
printf(" char *name; // 文件名\n");
printf(" ssize_t (*show)(); // 读取函数\n");
printf(" ssize_t (*store)(); // 写入函数\n");
printf(" };\n\n");
printf("--- sysfs 的用途 ---\n");
printf("1. 查看设备信息\n");
printf(" cat /sys/block/sda/size\n\n");
printf("2. 修改设备参数\n");
printf(" echo 1 > /sys/class/leds/led0/brightness\n\n");
printf("3. udev 规则\n");
printf(" 根据 sysfs 信息创建设备节点\n");#include <stdio.h>
/*
* sysfs 的结构：
*
* /sys/
* ├── block/ — 块设备
* ├── bus/ — 总线类型
* ├── class/ — 设备类
* ├── devices/ — 所有设备
* ├── firmware/ — 固件接口
* ├── fs/ — 文件系统
* ├── kernel/ — 内核信息
* ├── module/ — 内核模块
* └── power/ — 电源管理
*
* sysfs vs procfs:
* procfs — 进程和内核信息
* sysfs — 设备和驱动信息
*
* sysfs 的特点：
* - 一个文件一个值
* - 每个目录对应一个 kobject
* - 自动生成
*/
int main() {
printf("=== sysfs — 设备模型的文件系统 ===\n\n");
printf("sysfs 目录结构:\n");
printf(" /sys/\n");
printf(" ├── block/ 块设备\n");
printf(" │ └── sda/\n");
printf(" │ ├── size\n");
printf(" │ └── queue/\n");
printf(" ├── bus/ 总线类型\n");
printf(" │ ├── pci/\n");
printf(" │ └── usb/\n");
printf(" ├── class/ 设备类\n");
printf(" │ ├── net/\n");
printf(" │ └── block/\n");
printf(" ├── devices/ 所有设备\n");
printf(" ├── firmware/ 固件接口\n");
printf(" ├── kernel/ 内核信息\n");
printf(" ├── module/ 内核模块\n");
printf(" └── power/ 电源管理\n\n");
printf("--- 设备信息示例 ---\n");
printf("/sys/block/sda/:\n");
printf(" size: 1953525168 (扇区数)\n");
printf(" removable: 0\n");
printf(" ro: 0 (只读标志)\n\n");
printf("/sys/class/net/eth0/:\n");
printf(" address: 00:11:22:33:44:55\n");
printf(" mtu: 1500\n");
printf(" speed: 1000 (Mbps)\n\n");
printf("--- kobject 与 sysfs ---\n");
printf("每个 kobject 对应一个目录:\n");
printf(" struct kobject {\n");
printf(" char *name; // 目录名\n");
printf(" ... // 其他字段\n");
printf(" };\n\n");
printf("kobject 的属性对应文件:\n");
printf(" struct kobj_attribute {\n");
printf(" char *name; // 文件名\n");
printf(" ssize_t (*show)(); // 读取函数\n");
printf(" ssize_t (*store)(); // 写入函数\n");
printf(" };\n\n");
printf("--- sysfs 的用途 ---\n");
printf("1. 查看设备信息\n");
printf(" cat /sys/block/sda/size\n\n");
printf("2. 修改设备参数\n");
printf(" echo 1 > /sys/class/leds/led0/brightness\n\n");
printf("3. udev 规则\n");
printf(" 根据 sysfs 信息创建设备节点\n");
return 0;
}道藏笔记
内核启示
sysfs 是设备模型的文件系统表示，专门暴露设备、驱动、总线的信息。跟 procfs 不同，procfs 看进程和内核，sysfs 看设备和驱动——两扇不同的窗户。
sysfs 的核心是 kobject。Linux 设备模型中，设备、驱动、总线在内核中都是 kobject，每个 kobject 对应 sysfs 中的一个目录，kobject 的属性对应目录中的文件。一个文件一个值，读取时调用 show 函数，写入时调用 store 函数——简洁明了。
目录的组织方式有好几种：/sys/devices/ 按物理拓扑，/sys/class/ 按设备类型，/sys/bus/ 按总线类型。同一设备在不同目录下有不同的入口，但都指向同一个 kobject。就像同一个人，在公司按部门分，在通讯录按姓名分。
udev 也靠 sysfs 活着——设备插入时，内核在 sysfs 中创建 kobject 目录，发送 uevent，udev 收到通知后读取 sysfs 信息，自动创建设备节点。没有 sysfs，udev 就是个瞎子。
sysfs 还是用户空间 ABI。属性名、路径和格式被发布后就要谨慎维护；临时调试不该塞进 sysfs，debugfs/configfs 各有自己的用途。
sysfs 之试
设备模型把内核对象层级暴露给用户空间时，本章对应的伪文件系统叫什么？