udev详细
时间:2010-08-25 来源:hunterzy416
udev
udev 是Linux kernel 2.6系列的设备管理器。它主要的功能是管理/dev目录底下的设备节点。它同时也是用来接替devfs及hotplug的功能,这意味着它要在添加/删除硬件时处理/dev目录以及所有用户空间的行为,包括加载firmware时。
udev的最新版本依赖于升级后的Linux kernel 2.6.13的uevent接口的最新版本。使用新版本udev的系统不能在2.6.13以下版本启动,除非使用noudev参数来禁用udev并使用传统的/dev来进行设备读取。
概要
在传统的Linux系统中,/dev目录下的设备节点为一系列静态存在的文件,而udev则动态提供了在系统中实际存在的设备节点。虽然devfs提供了类似功能,udev的支持者也给出了很多udev实现比devfs好的理由:
- udev支持设备的固定命名,而并不依赖于设备插入系统的顺序。默认的udev设置提供了存储设备的固定命名。任何硬盘都根据其唯一的文件系统id、磁盘名称及硬件连接的物理位置来进行识别。
- udev完全在用户空间执行,而不是像devfs在内核空间一样执行。结果就是udev将命名策略从内核中移走,并可以在节点创建前用任意程序在设备属性中为设备命名。
运行方式
udev是一个通用的内核设备管理器。它以守护进程的方式运行于Linux系统,并监听在新设备初始化或设备从系统中移除时内核(通过netlink socket)发出的uevent。
系统提供了一套规则用于匹配可发现的设备事件和属性的导出值。匹配规则可能命名并创建设备节点,并运行配置程序来对设备进行设置。udev规则可以匹配像内核子系统、内核设备名称、设备的物理等属性,或设备串行号的属性。规则也可以请求外部程序提供信息来命名设备,或指定一个永远一样的自定义名称来命名设备,而不管设备什么时候被系统发现。
系统架构
udev系统可以分为三个部分:
- namedev函数库,处理设备的命名。
- libsysfs函数库,进行设备信息的读取(080版本后废弃)
- 守护进程udevd,处于用户空间,用于创建虚拟/dev
系统获取内核通过netlink socket发出的信息。早期的版本使用hotplug,并在/etc/hotplug.d/default添加一个链接到自身来达到目的。
udev的命令格式
BUS 总线 KERNEL 内核名如sd* ID 设备id 如总线id PLACE
SYSFS{filename}
PROGRAM 调用外部程序 RESULT 匹配program返回的结果 NAME
SYMLINK 连接规则
udev问与答:
问:udev支持什么内核?
答:udev只支持linux-2.6内核,因为udev严重依赖于sysfs文件系统提供的信息,而sysfs文件系统只在linux-2.6内核中才有。
问:udev是一个内核程序还是用户程序?
答:udev是一个用户程序(user-mode daemon)。
问:udev和devfs有什么差别?
答:udev能够实现所有devfs实现的功能。但udev运行在用户模式中,而devfs运行在内核中。据称:devfs具有一些不太容易解决的先天缺陷。
问:udev的配置文件放在哪里?
答:udev是一个用户模式程序。它的配置文件是/etc/udev/udev.conf。这个文件一般缺省有这样几项:
udev_db="/dev/.udevdb" ; 通过udev产生的设备文件形成的数据库
udev_rules="/etc/udev/rules.d" ;用于指导udev工作的规则所在目录。
udev_log="err" ;当出现错误时,用syslog记录错误信息。
问:udev的工作过程是怎样的?
答:由于没有研究过udev的源程序,不敢贸然就说udev的工作过程。我只是通过一些网上的资料和udev的说明文档,大致猜测它的工作过程可能是这样的。
- 当内核检测到在系统中出现了新设备后,内核会在sysfs文件系统中为该新设备生成一项新的记录,一般sysfs文件系统会被mount到 /sys目录中。新记录是以一个或多个文件或目录的方式来表示。每个文件都包含有特定的信息。(信息是如何表述的,还要另外研究?)
- udev在系统中是以守护进程的方式udevd在运行,它通过某种途径(到底什么途径,目前还没搞懂。)检测到新设备的出现,通过查找设备对应的sysfs中的记录得到设备的一些信息。
- udev会根据/etc/udev/udev.conf文件中的udev_rules指定的目录,逐个检查该目录下的文件,这个目录下的文件都是针对某类或某个设备应该施行什么措施的规则文件。udev读取文件是按照文件名的ASCII字母顺序来读取的,如果udev一旦找到了与新加入的设备匹配的规则,udev就会根据规则定义的措施对新设备进行配置。同时不再读后续的规则文件。
问:udev的规则文件的语法是怎样的?
答:udev的规则文件以行为单位,以"#"开头的行代表注释行。其余的每一行代表一个规则。每个规则分成一个或多个“匹配”和“赋值”部分。“匹配”部分用“匹配“专用的关键字来表示,相应的“赋值”部分用“赋值”专用的关键字来表示。“匹配”关键字包括:ACTION,KERNEL,BUS, SYSFS等等,“赋值”关键字包括:NAME,SYMLINK,OWNER等等。具体详细的描述可以阅读udev的man文档。
下面举个例子来说明一下,有这样一条规则:
SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add", SYSFS{address}=="00:0d:87:f6:59:f3", IMPORT="/sbin/rename_netiface %k eth0"
这个规则中的“匹配”部分有三项,分别是SUBSYSTEM,ACTION和SYSFS。而"赋值"部分有一项,是IMPORT。这个规则就是说,当系统中出现的新硬件属于net子系统范畴,系统对该硬件采取的动作是加入这个硬件,且这个硬件在SYSFS文件系统中的“address”信息等于“00: 0d..."时,对这个硬件在udev层次施行的动作是调用外部程序/sbin/rename_netiface,传递的参数有两个,一个是“%k”,代表内核对该新设备定义的名称。另一个是”eth0“。
从上面这个例子中可以看出,udev的规则的写法比较灵活的,尤其在“匹配”部分中,可以通过诸如”*“, ”?“,[a-c],[1-9]等shell通配符来灵活匹配多个匹配项。具体的语法可以参考udev的man文档。
问:udev怎样做到不管设备连接的顺序而维持一个统一的设备名?
答:实际上,udev是通过对内核产生的设备名增加别名的方式来达到上述目的的。前面说过,udev是用户模式程序,不会更改内核的行为。因此,内核依然会我行我素地产生设备名如sda,sdb等。但是,udev可以根据设备的其他信息如总线(bus),生产商(vendor)等不同来区分不同的设备,并产生设备文件。udev只要为这个设备文件取一个固定的文件名就可以解决这个问题。在后续对设备的操作中,只要引用新的设备名就可以了。但为了保证最大限度的兼容,一般来说,新设备名总是作为一个对内核自动产生的设备名的符号链接(link)来使用的。
例如:内核产生了sda设备名,而根据信息,这个设备对应于是我的内置硬盘,那我就可以制定udev规则,让udev除了产生/dev/sda设备文件外,另外创建一个符号链接叫/dev/internalHD。这样,我在fstab文件中,就可以用/dev/internalHD来代替原来的 /dev/sda了。下次,由于某些原因,这个硬盘在内核中变成了sdb设备名了,那也不用着急,udev还会自动产生/dev/internalHD这个链接,并指向正确的/dev/sdb设备。所有其他的文件像fstab等都不用修改。
问:怎样才能找到这些设备信息,并把他们放到udev的规则文件中来匹配呢?
答:这个问题比较难,网上资料不多,我只找到一篇文章来介绍如何写udev的规则。他的基本方法是通过udevinfo这个实用程序来找到那些可以作为规则文件里的匹配项的项目。有这样两种情况可以使用这个工具:
第一种情况是,当你把设备插入系统后,系统为设备产生了设备名(如/dev/sda)。那样的话,你先用udevinfo -q path -n /dev/sda,命令会产生一个该设备名对应的在sysfs下的路径,如/block/sda。然后,你再用udevinfo -a -p /sys/block/sda,这个命令会显示一堆信息,信息分成很多块。这些信息实际来自于操作系统维护的sysfs链表,不同的块对应不同的路径。你就可以用这些信息来作为udev规则文件中的匹配项。但需要注意的是,同一个规则只能使用同一块中显示的信息,不能跨块书写规则。
第二种情况是,不知道系统产生的设备名,那就只有到/sys目录下去逐个目录查找了,反复用udevinfo -a -p /sys/path...这个命令看信息,如果对应的信息是这个设备的,那就恭喜你。否则就再换个目录。当然,在这种情况下,成功的可能性比较小。
udev是硬件平台无关的,属于user space的进程,它脱离驱动层的关联而建立在操作系统之上,基于这种设
计实现,我们可以随时修改及删除/dev下的设备文件名称和指向,随心所欲地按照我们的愿望安排和管理设备文件系统,而完成如此灵活的功能只需要简单地修改udev的配置文件即可,无需重新启动操作系统。udev已经使得我们对设备的管理如探囊取物般轻松自如。
udev的主页在这里:http://www.kernel.org/pub/linux/utils/kernel/hotplug/udev.html
我们按照下面的步骤来生成udev的工具程序,以arm-linux为例:
1、 下载最新的udev
wget http://www.us.kernel.org/pub/linux/utils/kernel/hotplug/udev-113.tar.bz2
或其他的方法下载udev-113.tar.bz2 。
2、解压udev-113.tar.bz2
tar jxvf udev-113.tar.bz2
3、修改Makefile
cd udev-113
编辑Makefile,查找CROSS_COMPILE,修改CROSS_COMPILE ?= arm-linux-
4、编译(交叉编译器要用2.95.3以上的,不然可能编译过不去。我用的是3.4.1)
export PATH=/usr/local/arm/3.4.1/bin:$PATH
make
没有什么意外的话当前目录下生成udev,udevcontrol,udevd,udevinfo,udevmonitor,udevsettle,udevstart,
udevtest,udevtrigger九个工具程序,在嵌入式系统里,我们只需要udevd和udevstart就能使udev工作得很好,
其他工具则帮助我们完成udev的信息察看、事件捕捉或者更高级的操作。
5、看看用到了哪共享些库
arm-linux-readelf -a udevstart | grep "Shared library"
----------------------------------------------------------------------------------
eg:
[root@localhost udev-113]# arm-linux-readelf -a udevstart | grep "Shared library"
0x00000001 (NEEDED) Shared library: [libc.so.6]
----------------------------------------------------------------------------------
说明用到了libc.so的库,所以要把 libc.so 和 libc.so.6 库拷贝到文件系统的/lib目录.
其它共享库,用同样方法只是把arm-linux-readelf -a udevstart | grep "Shared library"中的
udevstart 改成 别的文件名。
6、拷贝相应的共享库到/lib目录(共享库指交叉编译器的库在本文用到的库在 /usr/local/arm/3.4.1).
(/lib是你建的文件系统的目录,不是你的电脑的/lib。提醒下就怕新手盲目乱做。)
ld-2.3.2.so ld-linux.so.2 libc.so.6 libc.so libc-2.3.2.so
第四、如何配置udev?
首先,udev需要内核sysfs和tmpfs的支持,sysfs为udev提供设备入口和uevent通道,tmpfs为udev设备文件提
供存放空间,也就是说,在上电之前系统上是没有足够的设备文件可用的,我们需要一些技巧让kernel先引导
起来。
于在kernel启动未完成以前我们的设备文件不可用,如果使用mtd设备作为rootfs的挂载点,这个时候/dev/mtdblock这个设备目录是不存在的,我们无法让kernel通过/dev/mtdblock/X这样的设备找到rootfs,kernel只好停在那里惊慌。
这个问题我们可以通过给kernel传递设备号的方式来解决,在linux系统中,mtdblock的主设备号是31,part号从0开始,那么以前的/dev/mtdblock/3就等同于31:03,以此类推,所以我们只需要修改bootloader传给kernel
的cmd line参数,使root=31:03,就可以让kernel在udevd未起来之前成功的找到rootfs。
另外一种方法就是给kernel传递未经归类的设备文件名,在udev未创建之前,所有的设备实际上已经通过sysfs建立,mtdblockX的位置相于/sys/block/mtdblockX/dev,这个文件里存放着mtdblockX的设备号,形式与上一种方式相同。这时由于没有相应的udev规则,所有的设备都被隐含地映射到/dev目录下,mtdblockX对应于
/dev/mtdbockX,这样我们给kernel传递root=/dev/mtdblock3,kernel发现/dev没有被建立,就自动从映射表里查找对应关系,最后取出/sys/block/mtdblockX/dev里的设备号,完成rootfs的挂载。
O.K,下一个问题。
其次,需要做的工作就是重新生成rootfs。
1.把udevd和udevstart,test-udev,udevcontrol,udevtrigger,
udevinfo,udevmonitor,udevsettle,udevtest复制到/sbin目录。
2. 然后我们需要在/etc/下为udev 建立设备规则
建立设备规则是udev最为复杂的一步。这篇文章提供了最完整的指导:Writing udev rules
文中描述的复杂规则我们可以暂时不用去理会,上路指南将带领我们轻松穿过这片迷雾。
这里提供一个由简入繁的方法,对于嵌入式系统,这样做可以一劳永逸。
1、在前面用到的udev-113目录里,有一个etc目录,里面放着的udev目录包含了udev设备规则的详细样例文
本。为了简单而又简洁,我们只需要用到etc/udev/udev.conf这个文件,在我们的rootfs/etc下建立一个udev目录,把它复制过去,这个文件很简单,除了注释只有一行,是用来配置日志信息的,嵌入式系统也许用不上日志,但是udevd需要检查这个文件。
2、在rootfs/etc/udev下建立一个rules.d目录.
mkdir -p rootfs/etc/udev/rules.d
生成一个空的配置文件
touch etc/udev/rules.d/udev.rules。
3. 然后在rootfs/etc/udev/目录下新建udev.conf文件。
touch etc/udev/udev.conf
然后 我们来编辑这个文件并向它写入以下配置项:
###############################################
udev_root="/dev/"
udev_rules="/etc/udev/rules.d/"
udev_log="err"
# vc devices
KERNEL=="tty[0-9]*", NAME="vc/%n"
# block devices
KERNEL=="loop[0-9]*", NAME="loop/%n"
# mtd devices
KERNEL=="mtd[0-9]*", NAME="mtd/%n"
KERNEL=="mtdblock*", NAME="mtdblock/%n"
# input devices
KERNEL=="mice" NAME="input/%k"
KERNEL=="mouse[0-9]*", NAME="input/%k"
KERNEL=="ts[0-9]*", NAME="input/%k"
KERNEL=="event[0-9]*", NAME="input/%k"
# misc devices
KERNEL=="apm_bios", NAME="misc/%k"
KERNEL=="rtc", NAME="misc/%k"
################################################
保存它为 udev.conf,注意: udev.conf的位置是rootfs/etc/udev/udev.conf
我们的设备文件系统基本上就可以了,udevd和udevstart会自动分析这个文件。
4、 为了使udevd在kernel起来后能够自动运行,我们在rootfs/etc/init.d/rcS中增加以下几行:
##################################
/bin/mount -t tmpfs tmpfs /dev
/bin/mount -t sysfs sysfs /sys
#挂载/proc为proc文件系统
echo "mount /proc as proc"
/bin/mount -n -t proc none /proc
echo "Starting udevd..."
/sbin/udevd --daemon
/sbin/udevstart
##################################
5、 还有一点就是别忘要在/dev下手工建console和null等设备。
cd /dev
mknod -m 660 console c 5 1
mknod -m 660 null c 1 3
6、 重新生成rootfs,烧写到flash指定的rootfs part中。
7、 如果需要动态改变设备规则,可以把etc/udev 放到jffs或yaffs part,以备修改,根据需求而定,可以随时扩充udev.conf中的配置项。
8、生成文件系统。(不同的板子,和文件系统,或目录不同,下面的方法不是通用的根据个人情况改下。)
./mkfs.jffs2 -p -l -e 0x20000 -n -v -r /data/rootfs2.6/ -o filesys.jffs2
支持热拔插。
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
==================================================================================
我的rcS文件
==================================================================================
#! /bin/sh
PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/usr/local/bin:
runlevel=S
prevlevel=N
umask 022
export PATH runlevel prevlevel
#
# Trap CTRL-C &c only in this shell so we can interrupt subprocesses.
#
trap ":" INT QUIT TSTP
HOSTNAME=OMAP5912OSK
hostname $HOSTNAME
echo ""
echo "******************************************"
echo "Starting System Init for $HOSTNAME"
echo "******************************************"
# goto the init.d directory
cd /etc/init.d
# Mount the default file systems
mount -a # Mount the default file systems
/bin/mount -t tmpfs tmpfs /dev
/bin/mount -t sysfs sysfs /sys
echo "Starting udevd..."
/sbin/udevd --daemon
/sbin/udevstart
/etc/rc.d/init.d/netd start
/etc/rc.d/init.d/httpd start
/sbin/ifconfig lo 127.0.0.1
/sbin/ifconfig eth0 192.168.0.2 up