udev的实现原理

udev的实现原理1．kobject, ktype, kset

kobject代表sysfs中的目录。

ktype代表kobject的类型，主要包含release函数和attr的读写函数。比如，所有的bus都有同一个bus_type；所有的class都有同一个class_type。

kset包含了subsystem概念，kset本身也是一个kobject，所以里面包含了一个kobject对象。另外，kset中包含kset_uevent_ops，里面主要定义了三个函数

       int (*filter)(struct kset *kset, struct kobject *kobj);

       const char *(*name)(struct kset *kset, struct kobject *kobj);

       int (*uevent)(struct kset *kset, struct kobject *kobj, struct kobj_uevent_env *env);

这三个函数都与uevent相关。filter用于判断uevent是否要发出去。name用于得到subsystem的名字。uevent用于填充env变量。

2．uevent内核部分

uevent是sysfs向用户空间发出的消息。比如，device_add函数中，会调用kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_ADD); 这里kobj是发消息的kobj，KOBJ_ADD是发出的事件。uevent的事件在kobject_action中定义：

enum kobject_action {

       KOBJ_ADD,

       KOBJ_REMOVE,

       KOBJ_CHANGE,

       KOBJ_MOVE,

       KOBJ_ONLINE,

       KOBJ_OFFLINE,

       KOBJ_MAX

};

 

int kobject_uevent(struct kobject *kobj, enum kobject_action action)

{

       return kobject_uevent_env(kobj, action, NULL);

                                       //KOBJ_ADD, KOBJ_REMOVE，KOBJ_CHANGE,

}

 

kobject_uevent_env:

       由kobject的parent向上查找，直到找到一个kobject包含kset。

       如果kset中有filter函数，调用filter函数，看看是否需要过滤uevent消息。

       如果kset中有name函数，调用name函数得到subsystem的名字；否则，subsystem的名字是kset中kobject的名字。

       分配一个kobj_uevent_env，并开始填充env环境变量：

       增加环境变量ACTION=

       增加环境变量DEVPATH=

       增加环境变量SUBSYSTEM=

       增加环境变量kobject_uevent_env中参数envp_ext指定的环境变量。

       调用kset的uevent函数，这个函数会继续填充环境变量。

       增加环境变量SEQNUM=，这里seq是静态变量，每次累加。

       调用netlink发送uevent消息。

       调用uevent_helper，最终转换成对用户空间sbin/mdev的调用。

3．uevent用户空间部分

uevent的用户空间程序有两个，一个是udev，一个是mdev。

udev通过netlink监听uevent消息，它能完成两个功能：

       1．自动加载模块

       2．根据uevent消息在dev目录下添加、删除设备节点。

另一个是mdev，mdev在busybox的代码包中能找到，它通过上节提到的uevent_helper函数被调用。

 

下面简要介绍udev的模块自动加载过程：

etc目录下有一个uevent规则文件/etc/udev/rules.d/50-udev.rules

udev程序收到uevent消息后，在这个规则文件里匹配，如果匹配成功，则执行这个匹配定义的shell命令。例如，规则文件里有这么一行：

ACTION=="add", SUBSYSTEM=="?*", ENV{MODALIAS}=="?*", RUN+="/sbin/modprobe $env{MODALIAS}"

所以，当收到uevent的add事件后，shell能自动加载在MODALIAS中定义的模块。

 

mdev的模块自动加载过程与之类似，它的配置文件在/etc/mdev.conf中。例如：

$MODALIAS=.* 0:0 660 @modprobe "$MODALIAS"

这条规则指的是：当收到的环境变量中含有MODALIAS，那么加载MODALIAS代表的模块。

mdev的详细说明在busybox的docs/mdev.txt中。

4．uevent在设备驱动模型中的应用

在sys目录下有一个子目录devices，代表一个kset。

创建设备时，调用的device_initialize函数中，默认会把kset设置成devices_kset，即devices子目录代表的kset。

devices_kset中设置了uevent操作集device_uevent_ops。

static struct kset_uevent_ops device_uevent_ops = {

       .filter =    dev_uevent_filter,

       .name =   dev_uevent_name,

       .uevent = dev_uevent,

};

 

dev_uevent_filter中，主要是规定了要想发送uevent，dev必须有class或者bus。

dev_uevent_name中，返回dev的class或者bus的名字。

dev_uevent函数：

       如果dev有设备号，添加环境变量MAJOR与MINOR。

       如果dev->type有值，设置DEVTYPE=<dev->type->name>。

       如果dev->driver，设置DRIVER=<dev->driver->name>。

       如果有bus，调用bus的uevent函数。

       如果有class，调用class的uevent函数。

如果有dev->type，调用dev->type->uevent函数。

 

一般在bus的uevent函数中，都会添加MODALIAS环境变量，设置成dev的名字。这样，uevent传到用户空间后，就可以通过对MODALIAS的匹配自动加载模块。这样的bus例子有platform和I2C等等。