Linux热插拔机制流程

引自帖子 

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谁能说一下当一个设备插入系统后的过程，产生热插拔，udev，NETLINK，中断？ 思路很乱，谁能完整说一下流程啊？从插入设备到在/dev下创建设备结点！

比如都说热插拔是在插入设备时产生的，那么这个热插拔是在创建kobject时产生的还是...希望能说一下流程！

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USB插入，中断，处理，uevent上报事件 kernel部分完毕（驱动版块有参考）

发现有uevent事件，多了个device设备，创建设备节点，使用者user部分完毕，继续等待其他uevent事件这（该程序在嵌入式版块有参考）

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没有从源码上仔细看，仅凭“臆测”，来说一下个人的理解；
首先要分清角色，这里有：
① 可插拔外设；
② 总线，如usb；
③ sysfs；
④ netlink；
⑤ udev；
⑥ devfs(对应/dev目录)；
分下类，
① 外设驱动、总线驱动、sysfs在内核空间；
② udev运行在用户空间，根据/sys目录的变化来在/dev目录下动态创建设备文件；
③ netlink是用户空间和内核空间通信的方式，其他通信方式还有system call, ioctl, proc filesystem；

至于流程，大致如下：
① 外设插入；
② 总线发现（中断？）新设备，并调用总线驱动查找驱动程序；[“Find a driver that can handle the device” =》 “Bind a driver to that device” =》 “Tell other subsystems to configure the new device.”（参见document/usb/hotplug.txt）]
③ 找到合适的驱动后，会调用device_add，添加新设备到设备管理系统；
④ device_add中会调用kobject_uevent(, KOBJ_ADD)，向userspace广播新设备加入event通知；这里发出通知的方式，就是netlink；
⑤ 用户空间运行的daemon(udevd ?或者khubd等转发给udevd?)收到event事件广播；
⑥ udevd根据消息和环境变量，查询/sys的变化，在/dev目录下自动创建设备节点；


>比如都说热插拔是在插入设备时产生的，那么这个热插拔是在创建kobject时产生的还是...
热插拔事件有很多种：

1. enum kobject_action {
   
2.         KOBJ_ADD,
   
3.         KOBJ_REMOVE,
   
4.         KOBJ_CHANGE,
   
5.         KOBJ_MOVE,
   
6.         KOBJ_ONLINE,
   
7.         KOBJ_OFFLINE,
   
8.         KOBJ_MAX
   
9. };

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>⑤ 用户空间运行的daemon(udevd ?或者khubd等转发给udevd?)收到event事件广播；
根据udev(7) manpage:

QUOTE:

The udev daemon udevd( receives device uevents directly from the kernel whenever a device is added or removed
       from the system, or it changes its state.

又khubd属于内核线程，运行在内核空间：

1. wjcdx@lj:/etc/udev/rules.d$ ps aux | grep khubd
   
2. root        29  0.0  0.0      0     0 ?        S    Nov16   0:00 [khubd]
   
3. wjcdx     3779  0.0  0.3   4016   768 pts/6    S+   20:05   0:00 grep --color=auto khubd
   
4. wjcdx@lj:/etc/udev/rules.d$ 
   
5. wjcdx@lj:/etc/udev/rules.d$ 
   
6. wjcdx@lj:/etc/udev/rules.d$ 
   
7. wjcdx@lj:/etc/udev/rules.d$ ps aux | grep udev
   
8. root       263  0.0  0.0   2396   172 ?        S    Nov16   0:00 upstart-udev-bridge --daemon
   
9. root       268  0.0  0.0   2628   144 ?        S
10. root       390  0.0  0.0   2624   148 ?        S<   Nov16   0:00 udevd --daemon
    
11. root       407  0.0  0.0   2624   152 ?        S<   Nov16   0:00 udevd --daemon
    
12. wjcdx     3781  0.0  0.3   4012   768 pts/6    S+   20:05   0:00 grep --color=auto udev

复制代码

可以看出khubd的进程好是0，而udevd的进程号则不是0；

根据中说：

QUOTE:

在系统初始化的时候在usb_init函数中调用usb_hub_init函数，就进入了hub的初始化。

　　在usb_hub_init函数中完成了注册hub驱动，并且利用函数kthread_run创建一个内核线程。该线程用来管理监视hub的状态，所有的情况都通过该线程来报告。

可以猜测，khubd内核线程负责向udevd报告usb hub的所有状态改变；

证诸内核代码：

1. int usb_hub_init(void)
   
2. {
   
3. ***
   
4.         khubd_task = kthread_run(hub_thread, NULL, "khubd");
   
5. ***        
   
6. }

复制代码

hub_thread()->hub_events()->hub_port_connect_change()->usb_new_device()->device_add()->kobject_uevent();

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QUOTE:

Usually, when you run ps -aux and look at the khubd process,
you see that it is sleeping, denoted by the letter S. When we plug a USB device
into the USB port, the hardware layer initiates an interrupt; we reach the hub_irq() method.
The hub data, represented by struct usb_hub, is passed to the hub_irq() method
as part of the URB, the context member of struct urb.

A global list of hub events, called hub_event_list, is available. If
this list is empty, we add an event to this list, so that the khubd thread
can handle it. We also call wake_up(&khubd_wait), as khubd is in waiting status.
Waking up causes us to call hub_events().

From

还剩下一个问题，就是如果设备的驱动是在设备插入时动态加载的，那这个加载过程，处在这一个过程的哪一个位置？

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回复  wangjianchangdx 

device_add():

1. kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_ADD);
   
2.         bus_probe_device(dev);

复制代码

可以看出是先发出event事件，后为device probe driver；
细细想来，udev的功能与驱动没必然关系：udev可以probe driver，也可以不加载，看udev规则高兴；调用udev之前可以有driver，反之亦可；

udev的功能，引自udev(7) manpage:

QUOTE:

      udev provides a dynamic device directory containing only the files for actually present devices. It creates or removes device node files in the /dev directory, or it renames network interfaces.

       Usually udev runs as udevd(8) and receives uevents directly from the kernel if a device is added or removed from the system.

       If udev receives a device event, it matches its configured rules against the available device attributes provided in sysfs to identify the device. Rules that match may provide additional device information or specify a device node name and multiple symlink names and instruct udev to run additional programs as part of the device event handling.

没有明显的说明是否probe driver，但它的主要功能如上面粗体部分，而不是probe driver；
没有找到驱动的设备，就不能创建设备文件了吗？答案当然是可以。

所以，上面所说的过程可以去除driver部分，简化如下：
① 外设插入；
② 总线发现（中断？ usb有中断hub_irq，pci的中断没找到）新设备，调用device_add，添加新设备到设备管理系统；
③ device_add中调用kobject_uevent(, KOBJ_ADD)，向userspace广播新设备加入event通知；这里发出通知的方式，就是netlink；
④ 用户空间运行的daemon(udevd)收到event事件广播；
⑤ udevd根据消息和环境变量，查询/sys的变化，按照规则(/etc/udev/rules.d/*)，在/dev目录下自动创建设备节点；

以上，多所臆测，还望知者指教！

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同时可以总结，设备插入系统时，相应驱动的关联情况：
① 若直接编译进内核或在启动时加载，则无需在udev中加载驱动模块，在bus_probe_device()中会为其找到相应的驱动；
② 若驱动需要动态加载，则需要在udev(目前的情况是这样，以前也有其他方式如/sbin/hotplug，cardmgr等)中，动态加载其驱动，在驱动的register函数中，找到该device进行关联；

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现在的devtmpfs又变回去了，device_add的时只要有major number就会为其生成一个结点。不知道跟udev是怎么配合的。