一、DRM簡介
1. 在DRM出現之前，在probe函數中要順序申請多種資源（IRQ、Clock、memory、regions、ioremap、dma、等等），只要任意一種資源申請失敗，就要回滾釋放之前申請的所有資源。於是函數的最后，一定會出現很多的goto標簽。最終Linux設備模型借助device resource management（設備資源管理）解決了這個問題。通過”devm_xxx()“函數申請的資源驅動只管申請，不用考慮釋放，設備模型幫你釋放。
2. devm_xxx()函數
它們由各個framework（如clock、regulator、gpio、等等）基於device resource management實現。使用時，直接忽略“devm_”的前綴，后面剩下的部分就是DRM出現之前驅動工程師使用的。雖然通過"devm_xxx()"驅動可以只申請，不釋放，設備模型會幫忙釋放，但是為了嚴謹，在driver remove時，也可以主動釋。
3. 一個設備能工作，需要依賴的外部條件，如供電、時鍾等等，這些外部條件稱作設備資源。可能的資源包括：power、clock、memory(一般使用kzalloc分配)、GPIO、IRQ、DMA、虛擬地址空間(般使用ioremap、request_region等分配)。而在Linux kernel的眼中，“資源”的定義更為廣義，比如PWM、RTC、Reset，都可以抽象為供driver使用的資源。下面列舉出devm的一些常用函數：
void *devm_kzalloc(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp); void __iomem *devm_ioremap_resource(struct device *dev, struct resource *res); void __iomem *devm_ioremap(struct device *dev, resource_size_t offset, unsigned long size); struct clk *devm_clk_get(struct device *dev, const char *id); int devm_gpio_request(struct device *dev, unsigned gpio, const char *label); struct pinctrl * devm_pinctrl_get_select(struct device *dev, const char *name); struct pwm_device *devm_pwm_get(struct device *dev,const char *consumer); struct regulator *devm_regulator_get(struct device *dev, const char *id); int devm_request_irq(struct device *dev, unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id); struct reset_control *devm_reset_control_get(struct device *dev, const char *id);
4.device resource management實現位於“drivers/base/devres.c”中，提供一種機制，將系統中某個設備的所有資源，以鏈表的形式，組織起來，以便在driver detach
的時候，自動釋放。
5. devm實現框架簡圖
二、代碼分析
struct device結構中有一個名稱為“devres_head”的鏈表頭，用於保存該設備申請的所有資源，如下：
struct device { ... spinlock_t devres_lock; struct list_head devres_head; ... };
那資源的數據結構在“drivers/base/devres.c”中定義為struct devres結構，如下。每一份資源都通過一個devres結構表示，通過其node域中的鏈表節點掛接到struct device結構中的devres_head鏈表中。
struct devres { struct devres_node node; /* -- 3 pointers -- */ /* guarantee ull alignment */ unsigned long long data[]; /*data邊長數組就表示資源，資源是什么類型就分配多大的空間，然后將其轉換成對應的類型*/ }; struct devres_node { struct list_head entry; dr_release_t release; #ifdef CONFIG_DEBUG_DEVRES const char *name; size_t size; #endif };
設備資源框架是不知道該怎么釋放的，因此提供一個回調函數release來讓調用者決定。
注意：devres有關的數據結構，是在devres.c中定義的（不是在.h文件中定義的哦！）。換句話說就是對其它模塊透明的。盡量屏蔽細節，多么優雅的設計。
三、以irq為例的資源申請
1. irq的devm的申請和釋放函數
/* include/linux/interrupt.h */ static inline int __must_check devm_request_irq(struct device *dev, unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id) { return devm_request_threaded_irq(dev, irq, handler, NULL, irqflags, devname, dev_id); } /* kernel/irq/devres.c */ int devm_request_threaded_irq(struct device *dev, unsigned int irq, irq_handler_t handler, irq_handler_t thread_fn, unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id) { struct irq_devres *dr; int rc; /*分配data的大小是sizeof(struct irq_devres)，對返回的data直接轉換成irq_devres結構*/ dr = devres_alloc(devm_irq_release, sizeof(struct irq_devres), GFP_KERNEL); if (!dr) return -ENOMEM; rc = request_threaded_irq(irq, handler, thread_fn, irqflags, devname, dev_id); if (rc) { devres_free(dr); return rc; } dr->irq = irq; dr->dev_id = dev_id; /*再將devres結構放到device結構中的鏈表上*/ devres_add(dev, dr); return 0; } EXPORT_SYMBOL(devm_request_threaded_irq); /*可以直接調用這個函數釋放，也可以不調用讓其自動釋放*/ void devm_free_irq(struct device *dev, unsigned int irq, void *dev_id) { struct irq_devres match_data = { irq, dev_id }; WARN_ON(devres_destroy(dev, devm_irq_release, devm_irq_match, &match_data)); free_irq(irq, dev_id); } EXPORT_SYMBOL(devm_free_irq);
2. 由上可知，irq的資源由irq模塊的一個自定義的數據結構struct irq_devres來描述，用於保存和resource有關的信息（對中斷來說，就是IRQ num），如下：
/* Device resource management aware IRQ request/free implementation.*/ struct irq_devres { unsigned int irq; void *dev_id; };
irq的釋放資源的回調函數，如下：
static void devm_irq_release(struct device *dev, void *res) { struct irq_devres *this = res; free_irq(this->irq, this->dev_id); }
3. devres_alloc函數以release回調和資源大小為參數來分配內存
void * devres_alloc(dr_release_t release, size_t size, gfp_t gfp) { struct devres *dr; dr = alloc_dr(release, size, gfp); if (unlikely(!dr)) return NULL; return dr->data; }
調用alloc_dr，分配一個struct devres類型的變量，並返回其中代表資源的data指針，alloc_dr的定義如下：
static __always_inline struct devres * alloc_dr(dr_release_t release, size_t size, gfp_t gfp) { size_t tot_size = sizeof(struct devres) + size; struct devres *dr; dr = kmalloc_track_caller(tot_size, gfp); if (unlikely(!dr)) return NULL; memset(dr, 0, tot_size); INIT_LIST_HEAD(&dr->node.entry); dr->node.release = release; /*release回調賦值過去*/ return dr; }
4. 將資源添加到device結構的鏈表上
void devres_add(struct device *dev, void *res) { struct devres *dr = container_of(res, struct devres, data); unsigned long flags; spin_lock_irqsave(&dev->devres_lock, flags); add_dr(dev, &dr->node); spin_unlock_irqrestore(&dev->devres_lock, flags); } static void add_dr(struct device *dev, struct devres_node *node) { devres_log(dev, node, "ADD"); BUG_ON(!list_empty(&node->entry)); list_add_tail(&node->entry, &dev->devres_head); /*注意這里是尾插法插入設備的資源鏈表的*/ }
三、資源的自動釋放
1. DRM向設備模型提供的資源釋放的接口為devres_release_all()函數，它是重點，用於自動釋放資源。根據設備模型中probe的流程devres_release_all()接口被調用的時機有兩個：
(1) probe失敗時，調用過程如下
__driver_attach/__device_attach --> driver_probe_device —> really_probe，really_probe調用driver或者bus的probe接口，如果失敗，則會調用devres_release_all()來釋放資源。
(2) deriver dettach時(就是driver remove時)
driver_detach/bus_remove_device --> __device_release_driver --> devres_release_all
2. devres_release_all()的實現如下：
int devres_release_all(struct device *dev) { unsigned long flags; /* Looks like an uninitialized device structure */ /* 如果在函數probe()失敗時驅動中自己已經釋放了，這里就是NULL，就不再次釋放了*/ if (WARN_ON(dev->devres_head.next == NULL)) return -ENODEV; spin_lock_irqsave(&dev->devres_lock, flags); return release_nodes(dev, dev->devres_head.next, &dev->devres_head, flags); } sstatic int release_nodes(struct device *dev, struct list_head *first, struct list_head *end, unsigned long flags) __releases(&dev->devres_lock) /*此為內核代碼靜態分析工具Sparse的annotation。Sparse通過gcc的擴展屬性__attribute__ 以及自己定義的__context__來對代碼進行靜態檢查。*/ { LIST_HEAD(todo); int cnt; struct devres *dr, *tmp; cnt = remove_nodes(dev, first, end, &todo); spin_unlock_irqrestore(&dev->devres_lock, flags); /* Release. Note that both devres and devres_group are * handled as devres in the following loop. This is safe. */ /*最后申請的資源最先釋放*/ list_for_each_entry_safe_reverse(dr, tmp, &todo, node.entry) { devres_log(dev, &dr->node, "REL"); dr->node.release(dev, dr->data); kfree(dr); } return cnt; }
release_nodes會先調用remove_nodes，將設備所有的struct devres指針從設備的devres_head中移除。然后，調用所有資源的release回調函數（如irq的devm_irq_release），回調函數會回收具體的資源（如free_irq)。最后，調用free，釋放devres結構自身以及資源所占的空間。
參考：
Linux設備模型(9)_device resource management: http://www.wowotech.net/device_model/device_resource_management.html
Linux設備模型(5)_device和device driver: http://www.wowotech.net/linux_kenrel/device_and_driver.html
內核工具–Sparse 簡介：https://www.cnblogs.com/wang_yb/p/3575039.html