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分类： LINUX
2007-11-21 09:47:42
在 里，我们安装了 Udev 软件包，在开始深入讨论它如何工作之前，我们先简要回顾一下以前处理设备的方法。
传统上一般 Linux 系统使用创建静态设备的方法，因此在 /dev 目录下创建了大量的设备节点(有时会有数千个节点)，而不管对应的硬件设备实际上是否存在。这通常是由 MAKEDEV 脚本完成的，这个脚本包含许多调用 mknod 程序的命令，为可能存在的每个设备创建相应的主设备号和次设备号。而使用 udev 方式的时候，只有被内核检测到的设备才为其创建设备节点。因为每次系统启动的时候都要重新创建这些设备节点，所以它们被存储在 tmpfs (一种完全存在于内存里，不占用任何磁盘空间的文件系统)上，设备节点不需要很多磁盘空间，所占用的内存可以忽略不计。
2000 年 2 月的时候，2.3.46 版本的内核引入了一种称为 devfs 的文件系统，在 2.4 系列稳定版本的内核都是可用的。尽管它已经出现在内核源代码中，但这种动态创建设备的方法从未得到核心内核开发者们的全力支持。
devfs 存在的主要的问题是它处理设备检测、创建和命名的方式，其中设备节点的命名可能是最严重的问题。一般可接受的方式是，如果设备名是可配置的，那么设备命名策略应该由系统管理员决定，而不是由某些开发者强制规定。 devfs 文件系统还存在竞争条件(race conditions)的问题，这是它天生的设计缺陷，不对内核做彻底的修改就无法修正这个问题。因为近来缺乏维护，它已经被标记为 deprecated(反对的)。
随着非稳定的 2.5 内核树的开发，即后来发布的 2.6 系列稳定版本内核，一种称为 sysfs 新的虚拟文件系统诞生了。 sysfs 的工作是把系统结构视图导出给用户空间的进程。有了这个用户空间可见的表示，出现 devfs 的用户空间替代者的可能性大大增加了。
上面简单的提到了 sysfs 文件系统，您可能想知道 sysfs 是怎么认出系统中存在的设备的，应该使用什么设备号。对于已经编入内核的驱动程序，当被内核检测到的时候，会直接在 sysfs 注册其对象；对于编译成模块的驱动程序，当模块载入的时候才会这样做。一旦挂载了 sysfs 文件系统(挂载到 /sys)，内建的驱动程序在 sysfs 注册的数据就可以被用户空间的进程使用，并提供给 udev 以创建设备节点。
S10udev 初始化脚本负责在 Linux 启动的时候创建设备节点，该脚本首先将 /sbin/udevsend 注册为热插拔事件处理程序。热插拔事件(随后将讨论)本不应该在这个阶段发生，注册 udev 只是为了以防万一。然后 udevstart 遍历 /sys 文件系统，并在 /dev 目录下创建符合描述的设备。例如：/sys/class/tty/vcs/dev 里包含“7:0”字符串， udevstart 根据这个字符串创建主设备号为 7 、次设备号为 0 的 /dev/vcs 设备。udevstart 创建的每个设备的名字和权限由 /etc/udev/rules.d/ 目录下的文件指定的规则来设置，这些文件以类似于 LFS 启动脚本的风格编号。如果 udev 找不到所创建设备的权限文件，就将其权限设置为缺省的 600，所有者为 root:root 。
上面的步骤完成后，那些已存在并已内建驱动的设备就可用了，而以模块驱动的设备呢？
前面我们提到了“热插拔事件处理程序”的概念，当内核检测到一个新设备连接时，内核会产生一个热插拔事件，并在 /proc/sys/kernel/hotplug 文件里查找处理设备连接的用户空间程序。 udev 初始化脚本将 udevsend 注册为该处理程序。当产生热插拔事件的时候，内核让 udev 在 /sys 文件系统里检测与新设备的有关信息，并为新设备在 /dev 里创建项目。
这样带来了 udev 存在的一个问题，之前 devfs 也存在同样的问题。这通常是个“先有鸡还是先有蛋”问题。大多数 Linux 发行版通过 /etc/modules.conf 配置文件来处理模块加载，对某个设备节点的访问导致相应的内核模块被加载。对 udev 这个方法就行不通了，因为在模块加载前，设备节点根本不存在。为了解决这个问题，在 LFS-Bootscripts 软件包里加入了 S05modules 启动脚本，以及 /etc/sysconfig/modules 文件。通过在 modules 文件里添加模块名，就可以在系统启动的时候加载这些模块，这样 udev 就可以检测到设备，并创建相应的设备节点了。
注意，在慢速的机器上，或者对于需要创建大量设备节点的驱动程序，创建设备的过程可能需要好几秒钟，这意味着某些设备节点不能立即访问到。
当您插入一个设备，例如一个 USB接口的 MP3 播放器，内核会检测到设备连接，并产生一个热插拔事件，如果驱动程序已经加载(要么是因为驱动已经编入内核，要么是已经通过 S05modules 启动脚本加载了)， udev 将被调用，根据 /sys 目录下的 sysfs 数据来创建相应的设备节点。如果该设备的驱动是一个未加载的模块，将设备连接到系统上只会让内核的总线驱动产生一个热插拔事件，通知用户空间有新设备连接，但并不加载驱动。事实上，什么都没有做，设备仍然不能使用。
如果刚才插入的设备有一个驱动程序模块但是尚未加载，Hotplug 软件包就有用了，它就会响应上述的内核总线驱动热插拔事件并加载相应的模块，为其创建设备节点，这样设备就可以使用了。
自动创建设备节点的时候，存在一些已知的问题：
1) 某个内核驱动可能没有将其数据导出到 sysfs
这个问题在内核源代码树之外的第三方驱动程序上尤其常见，结果是这些驱动无法创建其设备节点。用 /etc/sysconfig/createfiles 配置文件手动创建这些设备，参考内核文档里的 devices.txt文件或者该驱动的文档以获得正确的主/次设备号。
2) 需要一个非硬件设备，这个问题通常出现在 ALSA(高级 Linux 声音架构)项目里的 OSS(开放声音系统)兼容模块上，这类设备可以用下面两种方法之一来处理：
将模块名添加到 /etc/sysconfig/modules
在 /etc/modprobe.conf 文件里使用“install”命令行，让 modprobe 命令“在加载这个模块的同时加载另一模块”。例如：
install snd-pcm modprobe -i snd-pcm ; modprobe \
snd-pcm-oss ; true
这个命令使系统在收到任何加载 snd-pcm 驱动请求的时候，都同时加载 snd-pcm 和 snd-pcm-oss 模块。
一些有用的补充文档可以在下列网站得到：
devfs的用户空间实现 http://www.kroah.com/linux/talks/ols_2003_udev_paper/Reprint-Kroah-Hartman-OLS2003.pdf
udev 常见问题解答 http://www.kernel.org/pub/linux/utils/kernel/hotplug/udev-FAQ
Linux 内核驱动模型
