linux将键盘、鼠标、触摸屏等设备统称为输入设备，这些设备本质上是字符设备。当按下这些设备时，通常会触发一个中断，或者cpu会定期轮询这些设备。如果检测到有效的输入，cpu会将读取到的键值存储在缓冲区中，驱动的read接口允许用户层获取这些键值。无论是哪个设备产生了输入，cpu处理有效键值后的步骤是相同的，因此，linux设计了一个input框架来统一处理这些输入事件，这就是所谓的input子系统。简而言之，linux内核的输入子系统是对不同类型的输入设备进行抽象，并通过统一的服务函数来处理。

Linux输入子系统的架构可以分为以下三层：

1. 驱动层（输入设备驱动）：负责从底层硬件（如按键、键盘、鼠标等）获取输入，并将这些输入报告给input核心层。
2. 核心层：向下为驱动层提供设备注册和操作接口，向上通知事件层处理相应的输入事件，并在/proc目录下生成设备信息。核心层的源码位于drivers/input/input.c。
3. 事件层（输入事件驱动）：与应用层交互，实现了open、read、write等文件接口，并在/dev目录下生成对应的设备文件。

Linux自带的输入事件驱动程序包括：

input device位于驱动层，表示每一个真实的输入设备，如鼠标、键盘、按键等。

struct input_dev {
    const char *name; // 对应/sys/class/input/inputX/name 设备名
    const char *phys; // 对应/sys/class/input/inputX/phys 系统层次结构中设备的物理路径
    const char *uniq; // 对应/sys/class/input/inputX/uniq 设备的唯一识别码（如果设备有）
    struct input_id id; // 设备id 用于匹配 input handler
    // 设备属性和怪癖的位图
    unsigned long propbit[BITS_TO_LONGS(INPUT_PROP_CNT)];
    unsigned long evbit[BITS_TO_LONGS(EV_CNT)]; // 记录事件类型的位图 (EV_KEY, EV_REL 等)
    unsigned long keybit[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; // 记录按键值位图
    unsigned long relbit[BITS_TO_LONGS(REL_CNT)]; // 记录支持的相对坐标的位图
    unsigned long absbit[BITS_TO_LONGS(ABS_CNT)]; // 记录支持的绝对坐标的位图
    unsigned long mscbit[BITS_TO_LONGS(MSC_CNT)]; // 记录杂项事件的位图
    unsigned long ledbit[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; // LED位图
    unsigned long sndbit[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)]; // 音效位图
    unsigned long ffbit[BITS_TO_LONGS(FF_CNT)];
    unsigned long swbit[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)];
    // 设备在数据包中生成的平均事件数（在 EV_SYN/SYN_REPORT 事件之间）由事件处理程序用来估计需要保存的缓冲区大小
    unsigned int hint_events_per_packet;
    unsigned int keycodemax; // 支持按键个数
    unsigned int keycodesize; // 单个按键码占用多少个字节
    void *keycode; // 储存按键值数组=keycodemax*keycodesize
    // 改变当前键盘映射的可选方法，用于实现稀疏键盘映射。如果未提供，将使用默认机制。该方法在持有event_lock时被调用，因此不能休眠
    int (*setkeycode)(struct input_dev *dev, const struct input_keymap_entry *ke, unsigned int *old_keycode);
    // 可选的旧方法来检索当前的键盘映射。
    int (*getkeycode)(struct input_dev *dev, struct input_keymap_entry *ke);
    // 如果设备支持力反馈效果，则与设备关联的力反馈结构
    struct ff_device *ff;
    unsigned int repeat_key; // 存储最后按下的键的键码；用于实现软件自动重复
    struct timer_list timer; // 用于软件自动重复的定时器
    int rep[REP_CNT]; // 自动重复参数的当前值（延迟、速率）
    struct input_mt *mt; // 指向多点触控状态的指针
    // &struct input_absinfo元素数组，保存有关绝对坐标的信息（当前值、最小值、最大值、平面、模糊、分辨率）
    struct input_absinfo *absinfo;
    unsigned long key[BITS_TO_LONGS(KEY_CNT)]; // 反映设备按键/按钮的当前状态
    unsigned long led[BITS_TO_LONGS(LED_CNT)]; // 反映当前LED的状态
    unsigned long snd[BITS_TO_LONGS(SND_CNT)]; // 反映当前音效状态
    unsigned long sw[BITS_TO_LONGS(SW_CNT)]; // 反映当前设备开关状态
    // 当第一个用户调用 input_open_device()时调用此方法。驱动程序必须准备设备以开始生成事件（启动轮询线程、请求 IRQ、提交 URB 等）
    int (*open)(struct input_dev *dev);
    // 当最后一个用户调用 input_close_device()时调用此方法。
    void (*close)(struct input_dev *dev);
    // 清除设备。最常用于在与设备断开连接时摆脱加载到设备中的力反馈效果
    int (*flush)(struct input_dev *dev, struct file *file);
    // 发送到设备的事件的事件处理程序，如EV_LED或EV_SND。设备应执行请求的操作（打开LED，播放声音等）。调用受@event_lock 保护，不得休眠 最常见的例子是键盘上面的大写灯
    int (*event)(struct input_dev *dev, unsigned int type, unsigned int code, int value);
    // 当前已抓取设备的input handle(通过EVIOCGRAB ioctl),当handle抓取设备时，它成为来自设备的所有输入事件的唯一接收者
    struct input_handle __rcu *grab;
    // 当输入核心接收并处理设备的新事件（在 input_event()中）时，将使用此自旋锁。在设备向输入核心注册后访问和、或修改设备参数（例如 keymap 或 absmin、absmax、absfuzz 等）的代码必须获得此锁。
    spinlock_t event_lock;
    // 序列化对 open()、close() 和 flush() 方法的调用
    struct mutex mutex;
    // 存储打开此设备的用户数（输入处理程序）。 input_open_device() 和 input_close_device() 使用它来确保仅在第一个用户打开设备时调用 dev->open() 并在最后一个用户关闭设备时调用 dev->close()
    unsigned int users;
    // 标记处于注销过程中并导致input_open_device*()与-ENODEV 故障的设备。
    bool going_away;
    struct device dev; // 此设备的驱动程序模型视图
    struct list_head h_list; // 与设备关联的input handle 链表。访问链表时必须持有dev->mutex
    struct list_head node; // 用于将设备放到 input_dev_list 上
    unsigned int num_vals; // 当前帧中排队的值的数量
    unsigned int max_vals; // 帧中排队的最大值数
    struct input_value *vals; // 当前帧中排队的值数组
    bool devres_managed; // 表示设备由devres框架管理，不需要明确取消注册或释放。
    ktime_t timestamp[INPUT_CLK_MAX]; // 存储由驱动程序调用的input_set_timestamp设置的时间戳
};

input handler表示一个或者一类输入设备的事件处理程序，它处理来自底层input设备的输入事件，并对应用层提供file_operations接口，用户层可以通过open、read系统调用获取input设备的输入事件。

struct input_handler {
    void *private; // 驱动私有数据
    // 事件处理程序。这个方法被input core调用，中断被禁用并且dev->event_lock自旋锁保持，因此它可能不会休眠
    void (*event)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);
    // 事件序列处理程序。这个方法被input core调用，中断被禁用并且dev->event_lock自旋锁保持，因此它可能不会休眠
    void (*events)(struct input_handle *handle, const struct input_value *vals, unsigned int count);
    // 类似于@event; 将普通事件处理程序与“过滤器”分开。
    bool (*filter)(struct input_handle *handle, unsigned int type, unsigned int code, int value);
    // 在将设备的id 与处理程序的id_table 进行匹配后调用，进行更精确的匹配，一般此函数为空
    bool (*match)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev);
    // 在将设备的id 与处理程序的id_table 进行匹配成功后调用，作用是将input dev和handler建立联系
    int (*connect)(struct input_handler *handler, struct input_dev *dev, const struct input_device_id *id);
    // 设备或者驱动程序取消注册时调用，取消input 设备和handler之间的关联
    void (*disconnect)(struct input_handle *handle);
    // 启动给定句柄的处理程序。该函数在 connect() 方法之后以及当“抓取”设备的进程释放它时由输入核心调用
    void (*start)(struct input_handle *handle);
    // 当使用旧版小范围的驱动程序时设置为%true
    bool legacy_minors;
    int minor;
    const char *name; // 驱动程序的名称，显示在 /proc/bus/input/handlers 中
    const struct input_device_id *id_table; // 指向该驱动程序可以处理的 input_device_ids 表的指针
    struct list_head h_list; // 与该驱动程序关联的input handle列表
    struct list_head node; // 用于将驱动程序放到 input_handler_list 上
};

input handler关联到input device并创建input handle。可能有多个input handler同时关联到任何给定的input device。它们都将获得由设备生成的输入事件的副本。filter()和event()使用的参数完全一致。input core允许filter()首先执行，并且如果任何过滤器指示应过滤事件（通过从其 filter() 方法返回 %true ），则不会将事件传递给常规input handlers。

input handle用来关联input device和input handler。

struct input_handle {
    void *private; // 私有数据
    int open; // 显示该handle是否被打开
    const char *name; // handler创建此handle时指定的名字
    struct input_dev *dev; // 需要关联的input dev
    struct input_handler *handler; // 与dev匹配的handler
    struct list_head d_node; // 用于将此handle添加到dev的h_list
    struct list_head h_node; // 用于将此handle添加到handler的h_list
};

input core维护两个全局链表，分别是存放input设备的input_dev_list和input handler的input_handler_list。设备和事件的注册需要向这两个链表中添加新的节点，反之则需要删除节点。

在设备或事件注册的过程中，都会进行匹配，从而将设备和事件关联起来。下面是input设备注册过程：

当新的input设备进行注册时，会遍历所有的input_handler_list中的事件驱动一一进行匹配，匹配的条件有bustype,vendor,product,version,evbit等。当匹配成功后，再接着执行handler->connect()执行剩下的操作。实际上，如果是input事件驱动进行注册，流程也是差不多的，会遍历input_dev_list中所有的input设备依次进行匹配，匹配成功后，依然会执行handler->connect()执行剩下的操作。

input handler注册过程：

handler注册首先初始化h_list链表，然后将handler添加到全局input_handler_list，随后遍历input设备链表input_dev_list，依次取出每一个设备进行匹配，匹配过程同上，匹配完成后调用handler->connect()函数完成接下来的工作。

connect函数在前文提到的设备和事件驱动匹配后，handler->connect()是最终实现input设备和事件驱动绑定的函数。为什么需要connect函数进行绑定，而不是直接在注册阶段把driver的函数指针赋值给device的某个结构体成员？或者把device的函数指针赋值给driver的某个结构体成员？这是因为input设备是支持一对多或者多对一的，如果是一对一的关系，那么完全可以按照上述的做。于是Linux内核引入了另一个成员来完成此工作——struct handle(注意和struct handler的区别)。

当device和handler匹配后，connect函数中会将device和handler都存入handle结构体，然后再将handle结构体分别添加到device和handler的h_list链表中，这样device和handler不管是一对一还是一对多，都可以找到所有的handler或者device。本质上就是将device对应的handler用链表保存起来。

connect函数不仅实现了input handle的注册，还完成了input cdev的注册，每一次connect都会触发注册一个input handle和input cdev，而这个cdev就对应/dev/input/eventX。

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