0702Udev:介绍现代Linux系统的设备管理

时间:2022-01-11 11:17:20

Linux发行版里面的热插拔(这个词用于描述将设备插入已经运行的系统的过程)功能是三个组件的融合:Udev, HAL, and Dbus.

 

Udev为已经连接在系统上面的设备节点提供一个动态设备目录。当设备插入或移出系统的时候,Udev就在 /dev目录下面创建或者删除设备节点文件。Dbus类似于系统总线,主要用于进程间通信。HAL从Udev的服务中获取信息,当一个设备连接到系统时它 就创建关于这个设备的XML描述。然后它会通过Dbus通知相应的桌面应用程序,比如说Nautilus,Nautius则会打开这个新挂载设备上面的文 件。
 
本文只关注Udev, 是它完成了基本的设备识别。
 
什么是Udev?
 
Udev是Linux 2.6内核的设备管理器,它在/dev目录下动态地创建/移除设备节点。它是devfs和hotplug的继承者,运行在用户空间,并且用户可以用Udev规则来改变设备的命名。
 

 

Udev依赖2.5内核引入的sysfs文件系统。sysfs是的设备在用户空间可见。每当一个设备被加入或移除,就会产生内核事件通知用户空间的Udev。
 

 

在早期的发行中常使用一个外部二进制文件/sbin/hotplug来将设备状态的改变通知Udev。现在这个工具已经被替换掉,Udev可以通过Netlink直接监听这些事件了。

 
为什么我们需要它 ?
在早期的内核中/dev目录包括一些静态的设备文件。而使用动态设备创建后,只有那些真正存在于系统中的设备节点才会被创建。让我们来看看静态/dev目录的缺点,正是这些缺点导致了Udev的开发。

 
在/dev的设备节点中精确辨别一个硬件设备的问题
 
在系统启动过程中,内核会为一个识别到的硬件设备分配一个主/次设备号对。让我们考虑两个硬盘,连接/校准的的方式是一个连接到主接口,另一个连接 到从接口。Linux系统会称它们为/dev/hda和/dev/hdb。现在,如果我们交换两个磁盘,那么它们的设备名也会改变。这使得将一个可用的动 态设备节点定位到正确的设备发生困难。当有一堆的硬盘连接在系统时,情况会变得更加糟糕。
Udev通过/dev目录提供了一个永久性设备命名系统,使得定位设备变得容易。

Udev的目标
 •运行在用户空间.
•创建永久性设备名, 将设备命名从内核空间剥离,并且基于设备命名实现一些规则.
•在/dev中为存在于系统的设备动态创建设备节点,并且为之动态分配主/次设备号.
•提供用户空间的API,用于访问系统中的设备信息。

 

Udev的工作
 
Udev守护进程监听一个netlink套接字,这个套接字是内核用来与用户空间的应用程序进行通信的。当一个设备被加入或移出系统时,内核可能会 通过这个netlink套接字发送一大堆的数据。Udev守护进程截取所有这些数据并完成剩下的工作,也就是创建设备节点,加载模块,等等。
 

 

内核设备事件管理
 •启动初始化时, /dev目录使用tmpfs挂载.
•然后, Udev拷贝/lib/udev/devices 的静态设备节点到 /dev 目录.
•Udev守护进程开始运行,为所有连接到系统的设备收集来自内核的uevents.
•Udev守护进程解析uevent数据,并且对/etc/udev/rules.d中指定的规则进行匹配.
•根据指定的规则为设备创建设备节点和符号链接.
•Udev守护进程读取/etc/udev/rules.d/*.rules 中的规则并且保存到内存里面.
•Udev接收接收inotify事件,如果某个规则发生了改变,读取这些改变并更新内存副本