宋宝华：Linux设备与驱动的手动解绑与手动绑定

众所周知,Linux靠设备与驱动之间的match，来完成设备与驱动的bind，从而触发驱动的probe（）成员函数被执行。每个bus都有相应的match方法，完成match的总的入口函数是：

static inline int driver_match_device(struct device_driver *drv,                                      
struct device *dev){    
    return drv->bus->match ? drv->bus->match(dev, drv) : 1;
}

而这个总的入口函数又会调用到各自不同总线的match函数，对于platform bus而言，它的match函数就是platform_match（）

static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv){    
        struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);        
        struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);
        /* When driver_override is set, only bind to the matching driver */        
        if (pdev->driver_override)        
                return !strcmp(pdev->driver_override, drv->name);
        /* Attempt an OF style match first */        
        if (of_driver_match_device(dev, drv))       
                return 1;
        /* Then try ACPI style match */        
        if (acpi_driver_match_device(dev, drv))        
                return 1;
        /* Then try to match against the id table */        
        if (pdrv->id_table)        
                return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;
        /* fall-back to driver name match */        
        return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);
}

从代码可以看出，platform的driver和device之间的match有很多方法成立，比如设备的name和驱动的name相同：

strcmp(pdev->name, drv->name) == 0

比如，设备的名字出现在驱动的ID表中：

        if (pdrv->id_table)        
                return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;

比如device tree里面的compatible字段与驱动的dt兼容性字段匹配：

        if (of_driver_match_device(dev, drv))        
                return 1;

只要符合其中任意一种，driver和device都可以匹配上。

这种自动匹配非常简单，实施起来也非常容易。

但是有时候，这种自动匹配并不一定是我们想要的。比如我们有时候就是希望XXX设备用YYY驱动，而不是用XXX驱动。工程中有手动匹配的需求，最典型的场景是VFIO的场景，想让设备与内核空间原本绑定的驱动解绑，转而采用内核空间的通用VFIO驱动，而VFIO驱动又提供了userspace驾驭设备的能力。

下面我们来从原理和实践上演示这种手动的unbind和bind是怎么进行的。在《Linux设备驱动开发详解》一书中，我们给出了一个简单的globalfifo设备和globalfifo驱动：

globalfifo-dev.ko（增加platform_device的模块）：

static int __init globalfifodev_init(void)
{
  int ret;
  globalfifo_pdev = platform_device_alloc("globalfifo", -1);
  ret = platform_device_add(globalfifo_pdev); 
  ...  
  return 0;
  
}
module_init(globalfifodev_init);

globalfifo.ko（增加platform_driver的模块）：

static struct platform_driver globalfifo_driver = {
  .driver = {
      .name = "globalfifo",    
      .owner = THIS_MODULE,  
      },  
      .probe = globalfifo_probe,  
      .remove = globalfifo_remove,
};
module_platform_driver(globalfifo_driver);

由于其中的platform_driver和platform_device的name都是“globalfifo”，符合此行的匹配规则：

strcmp(pdev->name, drv->name) == 0

设备和驱动匹配成功，从sysfs也可以看出：

globalfifo的device和driver各自找到了对方。

现在我们来写一个第三者driver，名字叫做globalxxx，然后我们想把globalfifo device的driver指向globalxxx。因此我们要完成2步：

unbind:解除globalfifo driver与globalfifo device的绑定
bind: 进行globalxxx driver与globalfifo device的绑定

第三者globalxxx驱动代码类似：

globalxxx.ko（增加platform_driver的模块）：

static struct platform_driver globalxxx_driver = {
  .driver = {
      .name = "globalxxx",    
      .owner = THIS_MODULE,  
      },  
      .probe = globalxxx_probe,  
      .remove = globalxxx_remove,
};
module_platform_driver(globalxxx_driver);

下面我们来完成第一步的unbind，这一步很简单，跑到/sys/bus/platform/drivers/globalfifo目录，把设备globalfifo的名字写进去unbind文件：

当然我们也可以来回折腾着unbind，bind着玩：

这样我们看到一堆的probe（每次设备和驱动bind成功，驱动probe都会执行），remove（每次设备和驱动unbind成功，驱动remove都会执行），最后处于unbind状态。

现在我们来把globalfifo设备bind到globalxxx驱动：

绑定的时候提示错误！

绑定的时候提示错误！！

绑定的时候提示错误！！！

前面我们用globalfifo的driver去bind globalfifo的device的时候，是想怎么绑就怎么绑的，想绑多少次就绑多少次的！为什么换了globalxxx来绑就不行了呢？

我们来看看这个bind sysfs入口工作的函数bind_store()：

static ssize_t bind_store(struct device_driver *drv, const char *buf, size_t count)
{    
    ...        
    dev = bus_find_device_by_name(bus, NULL, buf);        
    if (dev && dev->driver == NULL && driver_match_device(drv, dev)) {         
           err = device_driver_attach(drv, dev);
           if (err > 0) {               
                     /* success */                        
                     err = count;                
           } else if (err == 0) {               
                     /* driver didn't accept device */                        
                     err = -ENODEV;                
           }            
    }            
    ...
}

看起来，如果要强行bind，仍然需要device_driver_attach()成立，否则内核会返回-ENODEV错误：

                } else if (err == 0) {                 
                        /* driver didn't accept device */                        
                        err = -ENODEV;                
                }

根据前文对platform_match()的代码分析，globalxxx driver和globalfifo device确实八竿子都打不着！！没有任何匹配因子。

下面我们来把globalxxx的代码稍微改一下，通过ID表来增加一个匹配因子：

static const struct platform_device_id globalxxx_ids[] = {
        {                
        .name = "globalfifo",        
        },        
        {}
};
MODULE_DEVICE_TABLE(platform, globalxxx_ids);

static struct platform_driver globalxxx_driver = {
  .driver = {
      .name = "globalxxx",    
      .owner = THIS_MODULE,  
  },  
  .id_table = globalxxx_ids,  
  .probe = globalxxx_probe,  
  .remove = globalxxx_remove,
};

module_platform_driver(globalxxx_driver);

rmmod和insmod globalxxx.ko

然后重新bind：

现在globalfifo device可以在globalxxx和globalfifo这2个driver里面进行自由地bind和unbind！

看到这里，客官们一定觉得这太特么狗血了！不是说可以自由地绑定第三者吗？为嘛还要求这个第三者驱动与这个原先的设备匹配呢？这有嘛意思呢？

别忘了，在platform_match中还有这么一行：

        if (pdev->driver_override)         
                return !strcmp(pdev->driver_override, drv->name);

设备完全可以自由地宣布她喜欢的第三者driver，哪怕这个第三者driver和她本身完全没有任何的匹配因子，操作的入口就是driver_override sysfs文件。

我们完全可以保留globalxxx驱动的原样

static struct platform_driver globalxxx_driver = {
  .driver = {
      .name = "globalxxx",    
      .owner = THIS_MODULE,  
  },  
  .probe = globalxxx_probe,  
  .remove = globalxxx_remove,
};

不去增加任何的id_table，而换做到globalfifo device里面去写driver_override文件，宣布globalxxx driver可以匹配globalfifo device。

这样之后，哪怕globalxxx driver和globalfifo device八竿子打不着，也是可以驱动globalfifo device的。工程里面如果我们想用VFIO的方式来驱动一个设备，就可以这样做：

echo vfio-platform > 
    driver_override