Linux设备管理文件系统-mdev的使用方法和原理

    1、mdev简介

    

    linux驱动初学者往往有这样的体会，每次都需要手动创建设备节点，比较繁琐，使用设备管理文件系统则方便很多。在2.6的内核以前一直使用的是devfs，但是它存在许多缺陷，比如它创建了大量的设备文件，其实这些设备更本不存在。而且设备与设备文件的映射具有不确定性，比如U盘即可能对应sda，又可能对应sdb。没有足够的主/辅设备号。2.6之后的内核引入了sysfs文件系统，它挂载在/sys上，配合udev使用，可以很好的完成devfs的功能，并弥补了那些缺点。

    mdev是busybox自带的一个简化版的udev，适合于嵌入式的应用埸合。其具有使用简单的特点。它的作用，就是在系统启动和热插拔或动态加载驱动程序时，自动产生驱动程序所需的节点文件。在以busybox为基础构建嵌入式linux的根文件系统时，使用它是最优的选择。

    

    2、mdev使用方法

    

   mdev的使用在busybox中的mdev.txt文档已经将得很详细了,下面以我的具体实现来进行讲解，我使用的busybox版本是1.13.3。

   首先，需要在busybox的编译选项上添加对mdev的支持：  

Linux System Utilities --->
    [*] mdev
    [*]   Support /etc/mdev.conf
    [*]     Support subdirs/symlinks
    [*]       Support regular expressions substitutions when renaming device
    [*]     Support command execution at device addition/removal

   其次，需要在启动脚本里根据mdev.txt的要求做如下设置：

Here's a typical code snippet from the init script:
[0] mount -t proc proc /proc
[1] mount -t sysfs sysfs /sys
[2] echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
[3] mdev -s

Alternatively, without procfs the above becomes:
[1] mount -t sysfs sysfs /sys
[2] sysctl -w kernel.hotplug=/bin/mdev
[3] mdev -s


Of course, a more "full" setup would entail executing this before the previous
code snippet:
[4] mount -t tmpfs -o size=64k,mode=0755 tmpfs /dev
[5] mkdir /dev/pts
[6] mount -t devpts devpts /dev/pts

    注意：是/bin/echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug，并非/bin/echo /bin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug。busybox的文档有错。

    再次，需要在你的驱动中加上对类设备接口的支持，涉及到的接口函数及其原型如下：

    class_create函数原型：

/* This is a #define to keep the compiler from merging different
 * instances of the __key variable */
#define class_create(owner, name)        \
({                        \
    static struct lock_class_key __key;    \
    __class_create(owner, name, &__key);    \
})

     class_destroy函数原型：   

extern void class_destroy(struct class *cls);

device_create函数原型：

extern struct device *device_create(struct class *cls, struct device *parent,
                    dev_t devt, void *drvdata,
                    const char *fmt, ...)

device_destroy函数原型：

extern void device_destroy(struct class *cls, dev_t devt);

在驱动程序的初始化函数中，使用下述的类似语句，就能在类设备目录下添加包含设备号的名为“dev”的属性文件。并通过mdev在/dev目录下产生gpio_dev0的设备节点文件。

gpio_class = class_create(THIS_MODULE, "gpio_class");    //mdev相关，用于自动创建设备节点
if(IS_ERR(gpio_class))
{
    printk("Err: failed in creating class./n");
    return -1;
}
/* register your own device in sysfs, and this will cause mdev to create corresponding device node */
device_create(gpio_class,NULL,dev_nr, NULL, "gpio_dev%d" ,0);

    在驱动程序的清除程序段，加入以下语句，以完成清除工作。

device_destroy(gpio_class,dev_nr);
class_destroy(gpio_class);

    需要的头文件是linux/device.h，因此程序的开始应加入下句   

#include <linux/device.h>

    另外，my_class是class类型的结构体指针，要在程序开始时声明成全局变量。   

struct class *my_class;

    上述程序中的gpio_major_number是设备的主节点号。可以换成需要的节点号。gpio_dev是最终生成的设备节点文件的名子。%d是用于以相同设备自动编号的。gpio_class是建立的class的名称，当驱动程序加载后，可以在/sys/class的目录下看到它,在本例中运行结果如下：

  上述语句也不一定要在初始化和清除阶段使用，可以根据需要在其它地方使用。

    至于/etc/mdev.conf文件，可有可无，不影响使用，只是添加了些功能。

  现在简单说一下mdev的基本原理：

          执行mdev -s：

         以‘-s’为参数调用位于/sbin目录写的mdev（其实是个链接，作用是传递参数给/bin目录下的busybox程序并调用它），mdev扫描 /sys/class 和/sys/block中所有的类设备目录，如果在目录中含有名为“dev”的文件，且文件中包含的是设备号，则mdev就利用这些信息为这个设备在/dev下创建设备节点文件。一般只在启动时才执行一次 “mdev -s”。

        热插拔事件：由于启动时运行了命令：echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug ，那么当有热插拔事件产生时，内核就会调用位于/sbin目录的mdev。这时mdev通过环境变量中的 ACTION 和DEVPATH，（这两个变量是系统自带的）来确定此次热插拔事件的动作以及影响了/sys中的那个目录。接着会看看这个目录中是否有“dev”的属性文件，如果有就利用这些信息为这个设备在/dev 下创建设备节点文件。

        最后，为了对上述内容进行说明，请各位同仁参考本博客驱动案例中的相关驱动程序加以理解。

enjoy！