udev實現原理

作者****：李先靜

相對於linux來說，udev還是乙個新事物。然而，儘管它03年才出現，儘管它很低調(j)，但它無疑已經成為linux下不可或缺的元件了。udev是什麼？它是如何實現的？最近研究linux裝置管理時，花了一些時間去研究udev的實現。

udev是什麼？u 是指user space，dev是指device，udev是使用者空間的裝置驅動程式嗎？最初我也這樣認為，除錯核心空間的程式要比除錯使用者空間的程式複雜得多，核心空間的程式的bug所引起的後果也嚴重得多，device driver是核心空間中所佔比較最大的**，如果把這些device driver中硬體無關的**，從核心空間移動到使用者空間，自然是乙個不錯的想法。

但我的想法並不正確，udev的文件是這樣說的，

1. dynamic replacement for /dev。作為devfs的替代者，傳統的devfs不能動態分配major和minor的值，而major和minor非常有限，很快就會用完了。udev能夠像dhcp動態分配ip位址一樣去動態分配major和minor。

2. device naming。提供裝置命名持久化的機制。傳統裝置命名方式不具直觀性，像/dev/hda1這樣的名字肯定沒有boot_disk這樣的名字直觀。udev能夠像dns解析網域名稱一樣去給裝置指定乙個有意義的名稱。

3. api to access info about current system devices 。提供了一組易用的api去操作sysfs，避免重複實現同樣的**，這沒有什麼好說的。

我們知道，使用者空間的程式與裝置通訊的方法，主要有以下幾種方式，

1. 通過ioperm獲取操作io埠的許可權，然後用inb/inw/ inl/ outb/outw/outl等函式，避開裝置驅動程式，直接去操作io埠。（沒有用過）

2. 用ioctl函式去操作/dev目錄下對應的裝置，這是裝置驅動程式提供的介面。像鍵盤、滑鼠和觸控螢幕等輸入裝置一般都是這樣做的。

3. 用write/read/mmap去操作/dev目錄下對應的裝置，這也是裝置驅動程式提供的介面。像framebuffer等都是這樣做的。

上面的方法在大多數情況下，都可以正常工作，但是對於熱插撥(hotplug)的裝置，比如像u盤，就有點困難了，因為你不知道：什麼時候裝置插上了，什麼時候裝置拔掉了。這就是所謂的hotplug問題了。

處理hotplug傳統的方法是，在核心中執行乙個稱為hotplug的程式，相關引數通過環境變數傳遞過來，再由hotplug通知其它關注hotplug事件的應用程式。這樣做不但效率低下，而且感覺也不那麼優雅。新的方法是採用netlink實現的，這是一種特殊型別的socket，專門用於核心空間與使用者空間的非同步通訊。下面的這個簡單的例子，可以監聽來自核心hotplug的事件。

#include

static int init_hotplug_sock(void)

struct sockaddr_nl snl;

const int buffersize = 16 * 1024 * 1024;

int retval;

memset(&snl, 0x00, sizeof(struct sockaddr_nl));

snl.nl_family = af_netlink;

snl.nl_pid = getpid();

snl.nl_groups = 1;

int hotplug_sock = socket(pf_netlink, sock_dgram, netlink_kobject_uevent);

if (hotplug_sock == -1) ;

recv(hotplug_sock, &buf, sizeof(buf), 0);

printf("%s/n", buf);

return 0;

}編譯：

gcc -g hotplug.c -o hotplug_monitor

執行後插/拔u盤，可以看到：

add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1

add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/usbdev2.2_ep00

add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0

add@/class/scsi_host/host2

add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/usbdev2.2_ep81

add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/usbdev2.2_ep02

add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/usbdev2.2_ep83

add@/class/usb_device/usbdev2.2

add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/host2/target2:0:0/2:0:0:0

add@/class/scsi_disk/2:0:0:0

add@/block/sda

add@/block/sda/sda1

add@/class/scsi_device/2:0:0:0

add@/class/scsi_generic/sg0

remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/usbdev2.2_ep81

remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/usbdev2.2_ep02

remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/usbdev2.2_ep83

remove@/class/scsi_generic/sg0

remove@/class/scsi_device/2:0:0:0

remove@/class/scsi_disk/2:0:0:0

remove@/block/sda/sda1

remove@/block/sda

remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/host2/target2:0:0/2:0:0:0

remove@/class/scsi_host/host2

remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0

remove@/class/usb_device/usbdev2.2

remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/usbdev2.2_ep00

remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1

1. 來自客戶端的控制訊息。這通常由udevcontrol命令通過位址為/org/kernel/udev/udevd的本地socket，向udevd傳送的控制訊息。其中訊息型別有：

l udevd_ctrl_stop_exec_queue 停止處理訊息佇列。

l udevd_ctrl_start_exec_queue 開始處理訊息佇列。

l udevd_ctrl_set_log_level 設定log的級別。

l udevd_ctrl_set_max_childs 設定最大子程序數限制。好像沒有用。

l udevd_ctrl_set_max_childs_running 設定最大執行子程序數限制(遍歷proc目錄下所有程序，根據session的值判斷)。

2. 來自核心的hotplug事件。如果有事件**於hotplug，它讀取該事件，建立乙個udevd_uevent_msg物件，記錄當前的訊息序列號，設定訊息的狀態為event_queued,然後並放入running_list和exec_list兩個佇列中，稍後再進行處理。

3. 來自signal handler中的事件。signal handler是非同步執行的，即使有signal產生，主程序的select並不會喚醒，為了喚醒主程序的select，它建立了乙個管道，在signal handler中，向該管道寫入長度為1個子節的資料，這樣就可以喚醒主程序的select了。

其中最主要的事件，當然是來自核心的hotplug事件，如何處理這些事件是udev的關鍵。udev本身並不知道如何處理這些事件，也沒有必要知道，因為它只實現機制，而不實現策略。事件的處理是由配置檔案決定的，這些配置檔案即所謂的rule。

關於rule的編寫方法可以參考《writing_udev_rules》，udev_rules.c實現了對規則的解析。

在規則中，可以讓外部應用程式處理某個事件，這有兩種方式，一種是直接執行命令，通常是讓modprobe去載入驅動程式，或者讓mount去載入分割槽。另外一種是通過本地socket傳送訊息給某個應用程式。

在udevd.c:udev_event_process函式中，我們可以看到，如果run引數以」socket:」開頭則認為是發到socket，否則認為是執行指定的程式。

下面的規則是執行指定程式：

60-pcmcia.rules: run+="/sbin/modprobe pcmcia"

下面的規則是通過socket傳送訊息：

90-hal.rules:run+="socket:/org/freedesktop/hal/udev_event"

hal正是我們下一步要關心的，接下來我會分析hal的實現原理。

~~end~~

udev實現原理

udev的實現原理

Udev 基本工作原理

udev 事件處理

udev實現原理

udev的實現原理

Udev 基本工作原理

udev 事件處理

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