需要了解udev文件系統(tǒng)的使用和基本工作原理

Udev相關(guān)的文章很多，本文的主要目的不是提供一個(gè)完整的教學(xué)文檔，對其使用，只是給出網(wǎng)上現(xiàn)有的主要資源。著重分析其基本工作原理以及在使用中遇到的一些README文檔沒有明確說明的問題。

1???????? 基本概念

udev文件系統(tǒng)是針對2.6內(nèi)核，提供一個(gè)基于用戶空間的動(dòng)態(tài)設(shè)備節(jié)點(diǎn)管理和命名的解決方案，網(wǎng)上關(guān)于為什么要使用udev文件系統(tǒng)，udev文件系統(tǒng)和devfs文件系統(tǒng)的比較，等等的文章已經(jīng)很多了，如果你想了解這方面的內(nèi)容，請直接搜索相關(guān)的關(guān)鍵字。

udev的官方網(wǎng)址：http://www.kernel.org/pub/linux/utils/kernel/hotplug/udev.html

src code的下載地址：http://www.us.kernel.org/pub/linux/utils/kernel/hotplug/

此外，關(guān)于udev的rules規(guī)則的撰寫，網(wǎng)上也有很多文章，如果要獲得最準(zhǔn)確的版本，可以在src code的代碼樹里找到writing_udev_rules的幫助文檔，這個(gè)文檔其實(shí)沒有逐條介紹rules的所有關(guān)鍵字，可以結(jié)合man udev 和 udev自帶的一些rules文件來理解如何撰寫你所需要的規(guī)則文件。

2???????? 安裝和啟動(dòng)

2.1??????? 安裝

Udev的代碼樹里的版本很多，我下載的最新的版本是udev-117，配合2.6.21版本的內(nèi)核能夠正常使用。網(wǎng)上很多文章介紹的可能都是稍微早期一些的版本，有些步驟包括udev的README文檔似乎描述的不是很準(zhǔn)確。

基本上這個(gè)版本的udev需要注意的是，安裝時(shí)只需要udevd，udevadm兩個(gè)文件，其它必需的包括udevtrigger等只是udevadm的一個(gè)符號鏈接。udevstart不是必需的。當(dāng)然Udev.conf等配置文件還是一樣。

2.2??????? 啟動(dòng)

你可以在啟動(dòng)腳本中用udevd –d 參數(shù)啟動(dòng)udev文件系統(tǒng)的守護(hù)進(jìn)程，然后使用udevtrigger將buildin的設(shè)備驅(qū)動(dòng)的節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建出來，以后模塊插入移除時(shí)節(jié)點(diǎn)的管理會(huì)自動(dòng)處理。

能夠正常加載udev的前提，基本包括如下操作：

??????? 設(shè)置路徑變量

??????? 加載sysfs文件系統(tǒng)

??????? 加載一個(gè)基于ram的可寫的/dev目錄（其實(shí)，只要提供一個(gè)可寫的目錄即可，目錄路徑本身也是可以配置的）

??????? /dev目錄下需要有已經(jīng)創(chuàng)建好的 console節(jié)點(diǎn)和null節(jié)點(diǎn)

腳本類似：

# Set the path

PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin

export PATH

# mount proc and devpts filesystem

/bin/mount -a

mknod /dev/console c 5 1

mknod /dev/null c 1 3

/sbin/udevd -d

/sbin/udevtrigger

Mount使用的fstab文件類似：

none??????????????????? /tmp??????????????????? ramfs?? defaults??????? 0 0

udev??????????????????? /dev??????????????????? ramfs?? defaults??????? 0 0

none??????????????????? /proc?????????????????? proc??? defaults??????? 0 0

sysfs?????????????????? /sys??????????????????? sysfs?? defaults??????? 0 0

當(dāng)然，你的系統(tǒng)上可能還會(huì)需要預(yù)先創(chuàng)建一些其它的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，比如串口的ttySx 才能正常啟動(dòng)shell，完成以上腳本的執(zhí)行，那就要看具體情況了。

3???????? 使用中的一些問題的思考

3.1??????? 關(guān)于規(guī)則的多次匹配

幫助文檔中說一個(gè)設(shè)備可以被多條規(guī)則多次匹配，不過，需要明確的一點(diǎn)是：

多次匹配只能添加多個(gè)Symlink，不能創(chuàng)建多個(gè)Name：

例如：

KERNEL=="mtdblock4", NAME+="mtdbb4"

KERNEL=="mtdblock4", NAME+="%k"

就只會(huì)創(chuàng)建 /dev/mtdbb4 而不會(huì)創(chuàng)建/dev/mtdblock4

而類似：

KERNEL=="mtdblock4", NAME+="mtdbb4"

KERNEL=="mtdblock4", SYMLINK+="mtdbb4link"

是可以正常工作的。

3.2??????? 關(guān)于udev.conf的語法

可能大家會(huì)發(fā)現(xiàn)，似乎沒有什么詳細(xì)文檔描述udev.conf的寫法，實(shí)際上從udevd的代碼里可以看出：

udev.conf文件里面只會(huì)解析這三個(gè)參數(shù)：

udev_root 定義udev的目錄路徑

udev_rules 定義udev的規(guī)則文件的目錄路徑

udev_log 定義log的級別

也許以后會(huì)添加一些別的配置參數(shù)？

4???????? 基本工作原理方面的問題

這部分主要是分析了一下udev的source code，對一些自己關(guān)心的問題的理解

4.1??????? Udevd如何獲取內(nèi)核的這些模塊動(dòng)態(tài)變化的信息

設(shè)備節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建，是通過sysfs接口分析dev文件取得設(shè)備節(jié)點(diǎn)號，這個(gè)很顯而易見。那么udevd是通過什么機(jī)制來得知內(nèi)核里模塊的變化情況，如何得知設(shè)備的插入移除情況呢？當(dāng)然是通過hotplug機(jī)制了，那hotplug又是怎么實(shí)現(xiàn)的？或者說內(nèi)核是如何通知用戶空間一個(gè)事件的發(fā)生的呢？

答案是通過netlink socket通訊，在內(nèi)核和用戶空間之間傳遞信息。

內(nèi)核調(diào)用kobject_uevent函數(shù)發(fā)送netlink message給用戶空間，這部分工作通常不需要驅(qū)動(dòng)去自己處理，在統(tǒng)一設(shè)備模型里面，在子系統(tǒng)這一層面，已經(jīng)將這部分代碼處理好了，包括在設(shè)備對應(yīng)的特定的Kobject創(chuàng)建和移除的時(shí)候都會(huì)發(fā)送相應(yīng)add和remove消息，當(dāng)然前提是你在內(nèi)核中配置了hotplug的支持。

Netlink socket作為一種內(nèi)核與用戶空間的通信方式，不僅僅用在hotplug機(jī)制中，同樣還應(yīng)用在其它很多真正和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的內(nèi)核子系統(tǒng)中。

Udevd通過標(biāo)準(zhǔn)的socket機(jī)制，創(chuàng)建socket連接來獲取內(nèi)核廣播的uevent事件 并解析這些uevent事件。

4.2??????? Udevd如何監(jiān)控規(guī)則文件的變更

如果內(nèi)核版本足夠新的話，在規(guī)則文件發(fā)生變化的時(shí)候，udev也能夠自動(dòng)的重新應(yīng)用這些規(guī)則，這得益于內(nèi)核的inotify機(jī)制， inotify是一種文件系統(tǒng)的變化通知機(jī)制，如文件增加、刪除等事件可以立刻讓用戶態(tài)得知。

在udevd中，對inotify和udev的netlink socket文件描述符都進(jìn)行了select的等待操作。有事件發(fā)生以后再進(jìn)一步處理。

4.3??????? Udevtrigger的工作機(jī)制？

運(yùn)行udevd以后，使用udevtrigger的時(shí)候，會(huì)把內(nèi)核中已經(jīng)存在的設(shè)備的節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建出來，那么他是怎么做到這一點(diǎn)的？ 分析udevtrigger的代碼可以看出：

udevtrigger通過向/sysfs 文件系統(tǒng)下現(xiàn)有設(shè)備的uevent節(jié)點(diǎn)寫"add"字符串，從而觸發(fā)uevent事件，使得udevd能夠接收到這些事件，并創(chuàng)建buildin的設(shè)備驅(qū)動(dòng)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)以及所有已經(jīng)insmod的模塊的設(shè)備節(jié)點(diǎn)。

所以，我們也可以手工用命令行來模擬這一過程：

/ # echo "add" > /sys/block/mtdblock2/uevent

/ #

/ # UEVENT[178.415520] add????? /block/mtdblock2 (block)

但是，進(jìn)一步看代碼，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上，不管你往uevent里面寫什么，都會(huì)觸發(fā)add事件，這個(gè)從kernel內(nèi)部對uevent屬性的實(shí)現(xiàn)函數(shù)可以看出來，默認(rèn)的實(shí)現(xiàn)是：

static ssize_t store_uevent(struct device *dev, struct device_attribute *attr,

const char *buf, size_t count)

{

kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_ADD);

return count;

}

所以不管寫的內(nèi)容是什么，都是觸發(fā)add操作，真遺憾，我還想通過這個(gè)屬性實(shí)驗(yàn)remove的操作。 不知道這樣限制的原因是什么。

而udevstart的實(shí)現(xiàn)方式和udevtrigger就不同了，它基本上是重復(fù)實(shí)現(xiàn)了udevd里面的機(jī)制，通過遍歷sysfs，自己完成設(shè)備節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建，不通過udevd來完成。

4.4??????? 其它

??????? udevd創(chuàng)建每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，都會(huì)fork出一個(gè)新的進(jìn)程來單獨(dú)完成這個(gè)節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建工作。

??????? Uevent_seqnum 用來標(biāo)識當(dāng)前的uevent事件的序號（已經(jīng)產(chǎn)生了多少uevent事件），你可以通過如下操作來查看：

$ cat /sys/kernel/uevent_seqnum

2673

?