Linux内核在2.6版本中引入设备驱动模型，简化了驱动程序的编写。Linux设备驱动模型包含设备(device)、总线(bus)、类(class)和驱动(driver)，它们之间相互关联。其中设备(device)和驱动(driver)通过总线(bus)绑定在一起。

Linux内核中，分别用 bus_type、 device_driver和 device结构来描述总线、驱动和设备，结构体定义详见 linux/device.h。设备和对应的驱动必须依附于同一种总线，因此 device_driver和 device结构中都包含 struct bus_type指针。

Linux sysfs 是一个虚拟的文件系统，它把连接在系统上的设备和总线组织成为一个分级的文件，可以由用户空间存取，向用户空间导出内核数据结构以及它们的属性。

sysfs展示出设备驱动模型中各个组件的层次关系，某个系统上的sysfs顶层目录展示如下：

重要子目录介绍：

sysfs中显示的每一个对象都对应一个 kobject结构（完整定义位于 linux/kobject.h ，结构内部包含一个 parent 指针），而另一个相联系的结构为 kset 。 kset 是嵌入相同类型结构的 kobject 对象的集合。 内核用 kobject 、 kset 和 parent 之间的关系将各个对象连接起来组成一个分层的结构体系，从而与模型化的子系统相匹配。（有机会详细介绍）

sysfs中能清晰地看出 device 、 driver 和 bus 的相互联系，以某系统上PCI总线上的igb驱动为例。  /sys/bus/pci/ 下存在 devices 和 drivers 两个目录，分别包含了依附于PCI总线上的设备和驱动。进入igb驱动目录，可以发现存在指向设备的链接。

对应地，在 /sys/devices/ 目录下，可以看到设备存在一个指向igb的 driver 项：

同样地， /sys/bus/pci/devices 目录下可以找到指向同样设备的一个链接：

对于早期的Linux内核（2.6版本以前）来说，通常在驱动代码中xxx_driver 注册过程中调用 probe() 函数来对设备进行初始化。

引入Linux设备驱动模型下，设备和驱动可以分开注册，依赖总线完成相互绑定。系统每注册一个设备的时候，会寻找与之匹配的驱动；相反，系统每注册一个驱动的时候，会寻找与之匹配的设备。这个过程中，设备和驱动的匹配工作由总线完成。

下文中将会用关键的内核源码（基于Linux 5.2.14 Kernel）说明驱动和设备间匹配机制的实现，分析的过程中以platform总线为例。【如果只想了解大致过程，可提前转至最后一节：总结】

platform总线是一种虚拟的总线，与之相对应的是PCI、I2C、SPI等实体总线。引入虚拟platform总线是为了解决某些设备无法直接依附在现有实体总线上的问题，例如SoC系统中集成的独立外设控制器，挂接在SoC内存空间的外设等等。

platform总线作为Linux的基础总线，在内核启动阶段便完成了注册，注册的入口函数为 platform_bus_init() 。内核启动阶段调用该函数的路径为：

Linux内核中定义了 platform_bus_type 结构体来描述platform总线，同时也定义了设备 platform_bus ，用于管理所有挂载在platform总线下的设备，定义如下：

 platform_bus_init()对 platform 总线的注册主要分为两步：

 bus_register(&platform_bus_type) 将总线 platform 注册到 Linux 的总线系统中，主要完成了 subsystem 的注册，对 struct subsys_private 结构进行了初始化，具体包括：

注册完成后 platform_bus_type 结构重要的成员列举如下：

Linux内核中对依赖于platform总线的驱动定义了 platform_driver 结构体，内部封装了前述的 struct device_driver 。

为了更好地说明 platform 驱动的注册过程，以驱动 globalfifo_driver 为实例 (完整代码)， globalfifo_driver 结构成员定义如下：

 globalfifo_driver 注册的入口函数为 platform_driver_register(&globalfifo_driver) ，具体实现为 __platform_driver_register(&globalfifo_driver, THIS_MODULE) 。

该函数会对 struct device_driver 的bus、probe、remove等回调函数进行初始化，紧接着调用 driver_register(&globalfifo_driver->driver) 。

 driver_register(&(globalfifo_driver.driver)) 主要的工作包括：

 bus_add_driver(&(globalfifo_driver.driver)) 的主要工作包括：

初始化后 globalfifo_driver 结构主要的成员列举如下：

 driver_attach() 函数找到驱动依附的总线信息，遍历总线上链表 klist_devices 得到当前总线上存在的设备，然后调用 __driver_attach(dev, drv) 函数，尝试将驱动和设备绑定。 __driver_attach(dev, drv) 函数包含两个主要的部分：

 driver_match_device(drv, dev) 回调 drv->bus->match() 函数，对于platform_bus为 platform_match() 。

 platform_match() 函数会依次尝试如下几种方式：

在驱动和设备匹配成功之后，便将驱动和设备进行绑定。调用 driver_probe_device(drv, dev) 完成此工作，进一步调用 really_probe(dev, drv) 。

 really_probe(dev, drv) 主要完成的工作包括：

最后，对设备的注册过程进行简要梳理。和驱动类似，Linux内核中对依赖于platform总线的设备也定义了特有的结构： platform_device ，内部封装了 struct device 结构。

 与 globalfifo_driver 相对应，同样定义 globalfifo_device 结构体（完整代码），成员定义如下：

对设备 globalfifo_device 进行注册的入口函数为 platform_device_register(&globalfifo_device) 。

其中 device_initialize(&pdev->dev) 在第一节platform_bus注册中也提到过，主要对 struct device 中基本成员进行初始化，包括 kobject 、 struct device_private 、 struct mutex 等。着重介绍 platform_device_add(pdev) 。

 platform_device_add(&globalfifo_device) 主要工作如下：

 主要工作如下：

 globalfifo_device 初步初始化后主要成员列举如下：

 bus_probe_device(&globalfifo_device.dev) 的执行函数路线分析如下所示，经过层层调用，最终又调用到 driver_match_device() 和 driver_probe_device() 函数，查找总线上能和当前设备匹配的驱动，并将驱动和设备绑定在了一起。

综上述分析，可以看到驱动注册的过程中，会尝试寻找总线上可以与之匹配的设备；同样地，设备注册的过程中，也会尝试寻找总线上可以与之绑定的驱动。整个过程中，总线、设备、驱动的关键注册函数分别为：

从sysfs的角度，可以清楚地看到 platform_device 、 platform_driver 、 platform_bus 之间的联系：

[1] Linux设备驱动开发详解（基于最新的Linux4.0内核），宋宝华编著，2016年

[2] Linux设备驱动程序，第三版

[3] 知识整理–linux设备驱动模型：https://blog.csdn.net/TongxinV/article/details/54853122

[4] Linux设备驱动模型：https://blog.csdn.net/qq_40732350/article/details/82992904