udev介绍和使用

因为本身从事存储行业，在工作中多次碰到用户有这样的要求：我的linux系统中原来有一块SCSI硬盘，系统分配的设备文件是/dev/sda。现在新增加了一个外置的磁盘阵列，通过SCSI卡连接。但接上这个磁盘阵列后，/dev/sda变成了磁盘阵列的硬盘了，原来内置的SCSI硬盘变成了/dev/sdb，我希望将设备文件固定下来。
过去，我总是对用户说，这个比较麻烦，因为/dev/sda等文件都是linux内核自动分配的。很难固定下来，除非你更改加载SCSI卡驱动程序的顺序，让内置硬盘连接的SCSI卡比外接磁盘阵列连接的SCSI卡的驱动模块先加载到内核，这样就能保证/dev/sda总是指向内置的硬盘。但这种解决方法毕竟不太完美，而且对于其他的即插即用设备，如USB设备等都不适用。
   近来，通过安装和升级linux-2.6内核，发现这个问题已经可以通过2.6内核新的sysfs文件系统和udev程序得到解决。下面就是我在学习了udev配置后的一点心得。我喜欢用FAQ的形式来说明。

 

问：什么是udev?
答：udev是一种工具，它能够根据系统中的硬件设备的状态动态更新设备文件，包括设备文件的创建，删除等。设备文件通常放在/dev目录下。使用udev后，在/dev目录下就只包含系统中真正存在的设备。

 

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_root="/dev" ; udev产生的设备文件的根目录是/dev
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（产生hotplug事件），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。）（产生hotplug事件）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 的使用--linux系统创建设备节点

    Linux 里都是以设备文件的形式存在。在早期的 Linux 版本中，/dev目录包含了所有可能出现的设备的设备文件。但因为这样 Linux 用户很难在这些大量的设备文件中找到匹配条件的设备文件。现在 udev 只为那些连接到 Linux 操作系统的设备产生设备文件。并且 udev 能通过定义一个 udev 规则 (rule) 来产生匹配设备属性的设备文件，这些设备属性可以是内核设备名称、总线路径、厂商名称、型号、序列号或者磁盘大小等等。

    动态自动管理设备信息：当有设备添加 / 删除时，udev 的守护进程侦听到来自内核的 uevent 的事件，用来添加或者删除 /dev下的设备文件，所以 udev 可以只为已经连接的设备产生设备文件，而不会象 2.4 内核一样在 /dev下产生大量设备文件。另外可以使用这个功能 ，当有设备加入时运行外部的程序，比如鼠标加入时自动禁用触摸板之类使用自定义命名和管理设备：使用 Udev 规则文件，udev 在 /dev/ 里为所有的设备定义了内核设备名称，比如 /dev /sda、/dev/hda、/dev/fd等等。由于 udev 是在用户空间 (user space) 运行，Linux 用户可以接下来对这些信息进行操作，比如可以通过自定义的规则文件，生成人性的设备标识，比如 /dev/my_disk、/dev/nameusb 等,还能对设置进行参数成员用户组权限之类的修改。

开始之类需要了解
? sysfs：sysfs是 Linux 2.6 内核里的一个虚拟文件系统 (/sys)。它把设备和驱动的信息从内核的设备模块导出到用户空间 (userspace)。从该文件系统中，Linux 用户可以获取很多设备的属性。
? devpath：本文的 devpath是指一个设备在 sysfs文件系统 (/sys)下的相对路径，该路径包含了该设备的属性文件。udev 里的多数都是针对 devpath操作的。例如：sda的 devpath是 /block/sda，sda2 的 devpath是 /block/sda/sda2。
? 内核设备名称：设备在 sysfs里的名称，是 udev 默认使用的设备文件名。

udev 主配置文件

主要的udev 主配置文件是 /etc/udev/udev.conf。这个文件通常很短，他可能只是包含几行#开头的注释，然后有几行选项：

udev_root=/dev/ # 设置的绝对路径，相当于创建 chroot 的根。 udev_rules=/etc/udev/rules.d/ #规则的存放地址 udev_log=err # 日志的输入级别

udev 的规则配置文件实例

默认的规则配置文件存放在 /etc/udev/rules.d/ 中，我们进入这个可以看到 RedHat 默认对设备建好的一些规则和一些硬件公司写好的规则。
进入目录，可以见到以二位数字开头的前缀的配置文件，可以使用 vi 进入配置文件中查看，一行是一条规则,默认是从小数字到大数字，这些表示生效的顺序。

我们在使用 udev 写规则前，先来看一个例子

KERNEL==sd*, PROGRAM=/lib/udev/scsi_ -g -s %p, RESULT==123456, SYMLINK=%k_%c

该规则的执行：如果有一个内核设备名称以 sd 开头，且 SCSI ID 为 123456，则为设备文件产生一个符号链接“sda_123456”. %p %k %c 请看后面的“udev 的值和可调用的替换操作符 ”

udev 的规则配置文件

在规则文件里，除了以“#”开头的行（注释），所有的非空行都被视为一条规则，但是一条规则不能扩展到多行。规则都是由多个 键值对（key-value pairs）组成，并由逗号隔开，键值对可以分为 条件匹配键值对( 以下简称“匹配键 ”) 和 赋值键值对( 以下简称“赋值键 ”)，一条规则可以有多条匹配键和多条赋值键。匹配键是匹配一个设备属性的所有条件，当一个设备的属性匹配了该规则里所有的匹配键，就认为这条规则生效，然后按照赋值键的内容，执行该规则的赋值。
规则文件里的规则有一系列的键/值对组成，键/值对之间用逗号(,)分割。

通过上面例子中也能看出，这些配置，但我想大家可能会产生疑惑，为什么 KERNEL 是匹配键，而 NAME 和 MODE 是赋值键呢？这由中间的操作符 (operator) 决定。

仅当操作符是“==”或者“!=”时，其为匹配键；若为其他操作符时，都是赋值键。

匹配键和赋值键操作符解释见下表：

操作符 匹配或赋值t 解释
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
== 匹配 相等比较
!= 匹配 不等比较
= 赋值 分配一个特定的值给该键，他可以覆盖之前的赋值。
+= 赋值 追加特定的值给已经存在的键
:= 赋值 分配一个特定的值给该键，后面的规则不可能覆盖它。

udev 规则的匹配键 :

键 含义 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ ACTION 事件 (uevent) 的行为，例如：a( 添加设备 )、remove( 删除设备 )。 KERNEL 在内核里看到的设备名字，比如sd*表示任意SCSI磁盘设备 DEVPATH 内核设备录进，比如/devices/* SUBSYSTEM 子系统名字，例如：sda 的子系统为 block。 BUS 总线的名字，比如IDE,USB DRIVER 设备驱动的名字，比如ide-rom ID 独立于内核名字的设备名字 SYSFS{ value} sysfs属性值，他可以表示任意 ENV{ key} 环境变量，可以表示任意 PROGRAM 可执行的外部程序，如果程序返回0值，该键则认为为真(ue) RESULT 上一个PROGRAM调用返回的标准输出。 NAME 根据这个规则创建的设备文件的文件名。 注意：仅仅第一行的NAME描述是有效的，后面的均忽略。 如果你想使用使用两个以上的名字来访问一个设备的话，可以考虑SYMLINK键。 SYMLINK 为 /dev/下的设备文件产生符号链接。由于 udev 只能为某个设备产生一个设备文件， 所以为了不覆盖系统默认的 udev 规则所产生的文件，推荐使用符号链接。 OWNER 设备文件的属组 GROUP 设备文件所在的组。 MODE 设备文件的权限，采用8进制 RUN 为设备而执行的程序列表 LABEL 在配置文件里为内部控制而采用的名字标签(下下面的GOTO服务) GOTO 跳到匹配的规则（通过LABEL来标识），有点类似程序语言中的GOTO IMPORT{ type} 导入一个文件或者一个程序执行后而生成的规则集到当前文件 WAIT_FOR_SYSFS 等待一个特定的设备文件的创建。主要是用作时序和依赖问题。 PTIONS 特定的选项： last_rule 对这类设备终端规则执行； ignore_device 忽略当前规则； ignore_remove 忽略接下来的并移走请求。 all_partitions 为所有的磁盘分区创建设备文件。

udev 的值和可调用的替换操作符

在键值对中的键和操作符都介绍完了，最后是值 (value)。Linux 用户可以随意地定制 udev 规则文件的值。 例如：my_root_disk, my_printer。同时也可以引用下面的替换操作符： －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ $kernel, %k：设备的内核设备名称，例如：sda、cdrom。 $number, %n：设备的内核号码，例如：sda3 的内核号码是 3。 $devpath, %p：设备的 devpath路径。 $id, %b：设备在 devpath里的 ID 号。 $sysfs{}, %s{file}：设备的 sysfs里 file 的内容。其实就是设备的属性值。 例如：$sysfs{size} 表示该设备 ( 磁盘 ) 的大小。 $env{key}, %E{key}：一个环境变量的值。 $major, %M：设备的 major 号。 $minor %m：设备的 minor 号。 $relt, %c：PROGRAM 返回的结果 $parent, %P：父设备的设备文件名。 $root, %r：udev_root的值，默认是 /dev/。 $tempnode, %N：临时设备名。 %%：符号 % 本身。 $$：符号 $ 本身。

udev 规则所需要信息的查询

常用的查上面匹配键信息的命令

udevinfo -a -p $(udevinfo -q path -n /dev/sda1 ) 上面的命令两次使用udevinfo： 第一次是返回sysfs设备路径(他通常和我们看到的Linux设备文件名所在路径－－/dev/hda－－不同)； 第二次才是查询这个设备路径，结果将是非常常的syfs信息汇总 udevinfo -a -p /sys/class/net/eth0 scsi_id -g -s /block/sda scsi_id -g -x -s /block/sda/sda3 ata_id /dev/hda