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udev实现原理
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udev实现原理
转载时请注明出处和作者联系方式：
http://blog.csdn.net/absurd
作者联系方式：
李先静
更新时间：
2007-4-29
相对于
linux
来说，
udev
还是一个新事物。然而，尽管它
03
年才出现，尽管它很低调
(
J
)
，但它无疑已经成为
linux
下不可或缺的组件了。
udev
是什么？它是如何实现的？最近研究
Linux
设备管理时，花了一些时间去研究
udev
的实现。
udev
是什么？
u
是指
user space
，
dev
是指
device
，
udev
是用户空间的设备驱动程序吗？最初我也这样认为，调试内核空间的程序要比调试用户空间的程序复杂得多，内核空间的程序的
BUG
所引起的后果也严重得多，
device driver
是内核空间中所占比较最大的代码，如果把这些
device driver
中硬件无关的代码，从内核空间移动到用户空间，自然是一个不错的想法。
但我的想法并不正确，
udev
的文档是这样说的，
1.
dynamic replacement for /dev
。作为
devfs
的替代者，传统的
devfs
不能动态分配
major
和
minor
的值，而
major
和
minor
非常有限，很快就会用完了。
udev
能够像
DHCP
动态分配
IP
地址一样去动态分配
major
和
minor
。
2.
device naming
。提供设备命名持久化的机制。传统设备命名方式不具直观性，像
/dev/hda1
这样的名字肯定没有
boot_disk
这样的名字直观。
udev
能够像
DNS
解析域名一样去给设备指定一个有意义的名称。
3.
API to access info about current system devices
。提供了一组易用的
API
去操作
sysfs
，避免重复实现同样的代码，这没有什么好说的。
我们知道，用户空间的程序与设备通信的方法，主要有以下几种方式，
1.
通过
ioperm
获取操作
IO
端口的权限，然后用
inb/inw/ inl/ outb/outw/outl
等函数，避开设备驱动程序，直接去操作
IO
端口。（没有用过）
2.
用
ioctl
函数去操作
/dev
目录下对应的设备，这是设备驱动程序提供的接口。像键盘、鼠标和触摸屏等输入设备一般都是这样做的。
3.
用
write/read/mmap
去操作
/dev
目录下对应的设备，这也是设备驱动程序提供的接口。像
framebuffer
等都是这样做的。
上面的方法在大多数情况下，都可以正常工作，但是对于热插拨
(hotplug)
的设备，比如像
U
盘，就有点困难了，因为你不知道：什么时候设备插上了，什么时候设备拔掉了。这就是所谓的
hotplug
问题了。
处理
hotplug
传统的方法是，在内核中执行一个称为
hotplug
的程序，相关参数通过环境变量传递过来，再由
hotplug
通知其它关注
hotplug
事件的应用程序。这样做不但效率低下，而且感觉也不那么优雅。新的方法是采用
NETLINK
实现的，这是一种特殊类型的
socket
，专门用于内核空间与用户空间的异步通信。下面的这个简单的例子，可以监听来自内核
hotplug
的事件。
#include
stdio
.h>
#include
#include
string
.h>
#include
ctype
.h>
#include
#include
#include
socket
.h>
#include
#include
#include
errno
.h>
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) {
printf
(
"error getting socket: %s"
,
strerror
(
errno
));
return
-1;
}
/* set receive buffersize */
setsockopt
(
hotplug_sock
,
SOL_SOCKET
, SO_RCVBUFFORCE, &
buffersize
,
sizeof
(
buffersize
));
retval
=
bind
(
hotplug_sock
, (
struct
sockaddr
*) &
snl
,
sizeof
(
struct
sockaddr_nl));
if
(
retval
printf
(
"bind failed: %s"
,
strerror
(
errno
));
close
(
hotplug_sock
);
hotplug_sock
= -1;
return
-1;
}
return
hotplug_sock
;
}
#define
UEVENT_BUFFER_SIZE
2048
int
main
(
int
argc
,
char
*
argv
[])
{
int
hotplug_sock
=
init_hotplug_sock
();
while
(1)
{
char
buf
[
UEVENT_BUFFER_SIZE
*2] = {0};
recv
(
hotplug_sock
, &
buf
,
sizeof
(
buf
), 0);
printf
(
"%s\n"
,
buf
);
}
return
0;
}
编译：
gcc -g hotplug.c -o hotplug_monitor
运行后插
/
拔
U
盘，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
udev
的主体部分在
udevd.c
文件中，它主要监控来自
4
个文件描述符的事件
/
消息，并做出处理：
1.
来自客户端的控制消息。这通常由
udevcontrol
命令通过地址为
/org/kernel/udev/udevd
的本地
socket
，向
udevd
发送的控制消息。其中消息类型有：
l
UDEVD_CTRL_STOP_EXEC_QUEUE
停止处理消息队列。
l
UDEVD_CTRL_START_EXEC_QUEUE
开始处理消息队列。
l
UDEVD_CTRL_SET_LOG_LEVEL
设置
LOG
的级别。
l
UDEVD_CTRL_SET_MAX_CHILDS
设置最大子进程数限制。好像没有用。
l
UDEVD_CTRL_SET_MAX_CHILDS_RUNNING
设置最大运行子进程数限制
(
遍历
proc
目录下所有进程，根据
session
的值判断
)
。
l
UDEVD_CTRL_RELOAD_RULES
重新加载配置文件。
2.
来自内核的
hotplug
事件。如果有事件来源于
hotplug
，它读取该事件，创建一个
udevd_uevent_msg
对象，记录当前的消息序列号，设置消息的状态为
EVENT_QUEUED,
然后并放入
running_list
和
exec_list
两个队列中，稍后再进行处理。
3.
来自
signal handler
中的事件。
signal handler
是异步执行的，即使有
signal
产生，主进程的
select
并不会唤醒，为了唤醒主进程的
select
，它建立了一个管道，在
signal handler
中，向该管道写入长度为
1
个子节的数据，这样就可以唤醒主进程的
select
了。
4.
来自配置文件变化的事件。
udev
通过文件系统
inotify
功能，监控其配置文件目录
/etc/udev/rules.d
，一旦该目录中文件有变化，它就重新加载配置文件。
其中最主要的事件，当然是来自内核的
hotplug
事件，如何处理这些事件是
udev
的关键。
udev
本身并不知道如何处理这些事件，也没有必要知道，因为它只实现机制，而不实现策略。事件的处理是由配置文件决定的，这些配置文件即所谓的
rule
。
关于
rule
的编写方法可以参考《
writing_udev_rules
》，
udev_rules.c
实现了对规则的解析。
在规则中，可以让外部应用程序处理某个事件，这有两种方式，一种是直接执行命令，通常是让
modprobe
去加载驱动程序，或者让
mount
去加载分区。另外一种是通过本地
socket
发送消息给某个应用程序。
在
udevd.c:udev_event_process
函数中，我们可以看到，如果
RUN
参数以
”socket:”
开头则认为是发到
socket
，否则认为是执行指定的程序。
下面的规则是执行指定程序：
60-pcmcia.rules:
RUN+="/sbin/modprobe pcmcia"
下面的规则是通过
socket
发送消息：
90-hal.rules:RUN+="socket:/org/freedesktop/hal/udev_event"
本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u3/90973/showart_2050195.html |
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发表于 2009-09-11 11:04