UDEV原理、起源、规则

自2.6 核心开始，就可以使用udev 协助管理系统中各设备名称。例如，磁盘设备排序、网卡设备排序等。udev能动态地在/dev 目录里产生自定义的、标识性强的设备文件或设备链接。本文即以红旗Asianux 3.0 平台，给新加载的U盘设备自定义一个链接为例进行简要说明。

一、关于udev
2.4 内核使用devfs（设备文件系统）在设备初始化时创建设备文件，设备驱动程序可以指定设备号、所有者、用户空间等信息，devfs 运行在内核环境中，并有不少缺点：可能出现主/辅设备号不够，命名不灵活，不能指定设备名称等问题。而自2.6 内核开始，引入了sysfs 文件系统。sysfs 把连接在系统上的设备和总线组织成一个分级的文件，并提供给用户空间存取使用。udev 运行在用户模式，而非内核中。udev 的初始化脚本在系统启动时创建设备节点，并且当插入新设备——加入驱动模块——在sysfs上注册新的数据后，udev会创新新的设备节点。
udev 是一个工作在用户空间的工具，它能根据系统中硬件设备的状态动态的更新设备文件，包括设备文件的创建，删除，权限等。这些文件通常都定义在/dev 目录下，但也可以在配置文件中指定。udev 必须内核中的sysfs和tmpfs支持，sysfs 为udev 提供设备入口和uevent 通道，tmpfs 为udev 设备文件提供存放空间。
注意，udev 是通过对内核产生的设备文件修改，或增加别名的方式来达到自定义设备文件的目的。但是，udev 是用户模式程序，其不会更改内核行为。也就是说，内核仍然会创建sda，sdb等设备文件，而udev可根据设备的唯一信息来区分不同的设备，并产生新的设备文件（或链接）。而在用户的应用中，只要使用新产生的设备文件即可。
udev 的工作流程图：

 

 

 

二、参考文档
正如前面提到的，udev 依赖于2.6 核心上的sysfs 文件系统。因此，只有在红旗DC 5.0以上版本中才能使用。随着udev 的不断发展，不同版本的udev 规则也有不少差别，编写规则时必须注意。
因为不同版本的udev 规则定义方式不同，在编写时需特别留意。我主要是参考以下资料来了解相关规则的：
官网：http://www.kernel.org/pub/linux/utils/kernel/hotplug/udev.html
man udev
Writing udev rules
使用 udev 高效、动态地管理 Linux 设备文件

udev 服务的主要配置文件在/etc/udev/udev.conf，但通常不同修改。
规则文件是存放在/etc/udev/rules.d 目录下面，所有的规则文件都必须以.rules 作为后缀名。系统安装完毕后，该目录中就会有一些默认的规则文件，主要用于产生一些容易标识的设备符号链接。同时，一些应用程序，为了在/dev 下产生方便使用的标识符，也会放入一些规则，例如：40-multipath.rules、99-fuse.rules 等。
udev 是按照规则文件的字母顺序来解析各规则文件的，并根据匹配上的规则创建对应的设备文件或链接。所以，解析的顺序很重要，为了使自定义的规则生效，可以把规则写入较前的规则文件中，例如20-names.rules。

三、规则说明
以下规则说明来自使用 udev 高效、动态地管理 Linux 设备文件一文，与Asianux 3.0 中man udev 中的说明一致，我就不一一翻译了。
1、udev 规则的所有操作符

引用

“==”：比较键、值，若等于，则该条件满足；
“!=”： 比较键、值，若不等于，则该条件满足；
“=”： 对一个键赋值；
“+=”：为一个表示多个条目的键赋值。
“:=”：对一个键赋值，并拒绝之后所有对该键的改动。目的是防止后面的规则文件对该键赋值。

2、udev 规则的匹配键

引用

ACTION： 事件 (uevent) 的行为，例如：add( 添加设备 )、remove( 删除设备 )。
KERNEL： 内核设备名称，例如：sda, cdrom。
DEVPATH：设备的 devpath 路径。
SUBSYSTEM： 设备的子系统名称，例如：sda 的子系统为 block。
BUS： 设备在 devpath 里的总线名称，例如：usb。
DRIVER： 设备在 devpath 里的设备驱动名称，例如：ide-cdrom。
ID： 设备在 devpath 里的识别号。
SYSFS{filename}： 设备的 devpath 路径下，设备的属性文件“filename”里的内容。
例如：SYSFS{model}==“ST936701SS”表示：如果设备的型号为 ST936701SS，则该设备匹配该 匹配键。
在一条规则中，可以设定最多五条 SYSFS 的 匹配键。
ENV{key}： 环境变量。在一条规则中，可以设定最多五条环境变量的 匹配键。
PROGRAM：调用外部命令。
RESULT： 外部命令 PROGRAM 的返回结果。

3、udev 的重要赋值键

引用

NAME：在 /dev下产生的设备文件名。只有第一次对某个设备的 NAME 的赋值行为生效，之后匹配的规则再对该设备的 NAME 赋值行为将被忽略。如果没有任何规则对设备的 NAME 赋值，udev 将使用内核设备名称来产生设备文件。
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, GROUP, MODE：为设备设定权限。
ENV{key}：导入一个环境变量。

4、udev 的值和可调用的替换操作符

引用

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{file}, %s{file}：设备的 sysfs里 file 的内容。其实就是设备的属性值。
$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。
$result, %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。

四、实例说明
下面以在Asianux 3.0 平台上为一块U盘创建一个新的设备文件为例说明。
1、查询设备属性
规则中，需要给出匹配的设备属性，例如设备的序列号、厂商ID、磁盘大小等，用于区分不同的设备。这有三种方法：
a、由udevinfo 命令得到

引用

# udevinfo -a -p /block/sda
  looking at device '/block/sda':
    KERNEL=="sda"
    SUBSYSTEM=="block"
    SYSFS{stat}=="      42       25      536     1882        0        0        0        0        0     1882     1882"
    SYSFS{size}=="128000"
......
  looking at parent device '/devices/pci0000:00/0000:00:03.0/usb1':
    ID=="usb1"
    BUS=="usb"
    DRIVER=="usb"
    SYSFS{configuration}==""
    SYSFS{serial}=="0000:00:03.0"
    SYSFS{product}=="OHCI Host Controller"
......

b、由sysfs 文件系统获得

引用

# cat /sys/block/sda/size
128000

c、通过外部命令
通过scsi_id、path_id、usb_id 等命令获取：

引用

# /lib/udev/usb_id -x /block/sda
ID_VENDOR=0c76
ID_MODEL=0005
ID_REVISION=0100
ID_SERIAL=0c76_0005
ID_TYPE=disk
ID_BUS=usb

※ 注意，可供选择的设备属性有不少，但必须选择固定不变的属性，例如厂商ID、大小等。换句话说，不能选择随重启或插入而改变的信息，例如pci_id等，否则，同样的规则下次将不能匹配成功。
2、创建规则

# cat 20-names.rules
SUBSYSTEM=="block",BUS=="usb",SYSFS{product}=="OHCI Host Controller",NAME="usbhd%n"

※ 注意，最后的%n，若没有这变量符，将不会创建该设备下分区的映射；另外，双等号“==”与等号“=”是不能混淆使用。

3、测试规则

引用

# udevtest /block/sda
main: looking at device '/block/sda' from subsystem 'block'
udev_rules_get_name: rule applied, 'sda' becomes 'usbhd'
run_program: '/lib/udev/usb_id -x'
run_program: '/lib/udev/usb_id' (stdout) 'ID_VENDOR=0c76'
run_program: '/lib/udev/usb_id' (stdout) 'ID_MODEL=0^'
run_program: '/lib/udev/usb_id' (stdout) 'ID_REVISION=0100'
run_program: '/lib/udev/usb_id' (stdout) 'ID_SERIAL=0c76_0^'
run_program: '/lib/udev/usb_id' (stdout) 'ID_TYPE=disk'
run_program: '/lib/udev/usb_id' (stdout) 'ID_BUS=usb'
run_program: '/lib/udev/usb_id' returned with status 0
udev_rules_get_name: 1 untrusted character(s) replaced
udev_rules_get_name: add symlink 'disk/by-id/usb-0c76_0_'
run_program: '/lib/udev/path_id /block/sda'
run_program: '/lib/udev/path_id' (stdout) 'ID_PATH=pci-0000:00:03.2-usb-0:1:1.0-scsi-0:0:0:0'
run_program: '/lib/udev/path_id' returned with status 0
udev_rules_get_name: add symlink 'disk/by-path/pci-0000:00:03.2-usb-0:1:1.0-scsi-0:0:0:0'
udev_device_event: device '/block/sda' already in database, validate currently present symlinks
udev_node_add: creating device node '/dev/usbhd', major = '8', minor = '0', mode = '0640', uid = '0', gid = '6'
udev_node_add: creating symlink '/dev/disk/by-id/usb-0c76_0_' to '../../usbhd'
udev_node_add: creating symlink '/dev/disk/by-path/pci-0000:00:03.2-usb-0:1:1.0-scsi-0:0:0:0' to '../../usbhd'
main: run: 'socket:/org/kernel/udev/monitor'
main: run: '/lib/udev/udev_run_devd'
main: run: 'socket:/org/freedesktop/hal/udev_event'
main: run: '/sbin/pam_console_apply /dev/usbhd /dev/disk/by-id/usb-0c76_0_ /dev/disk/by-path/pci-0000:00:03.2-usb-0:1:1.0-scsi-0:0:0:0'

从红色标记的地方可见，原来的sda设备被改为自定义的usbhd设备符（剩余信息是其他规则匹配的情况）。

4、启动udev

引用

# start_udev
启动 udev：                                                [确定]

5、测试
从/dev 目录下，可查看到新创建的设备符：

引用

# ll /dev/usbhd*
brw-r----- 1 root disk 8, 0 08-10 17:49 /dev/usbhd
brw-r----- 1 root disk 8, 1 08-10 17:50 /dev/usbhd1

挂载测试：

引用

# mount /dev/usbhd1 /mnt/disk
# mount|grep usbhd1
/dev/usbhd1 on /mnt/disk type vfat (rw)
# df |grep usbhd1
/dev/usbhd1              62952     52172     10780  83% /mnt/disk

可见，我们新创建的设备符已经生效，并可以使用。
※ 注意，由于我们使用的是NAME方式，即新的usbhd会直接替换为sda，因此，在fdisk -l 命令下，可能会看不到原来的sda设备。这时，可通过dmesg命令获取内核分配的设备符：

引用

# dmesg
usbcore: registered new driver usb-storage
USB Mass Storage support registered.
  Vendor:           Model:                   Rev:
  Type:   Direct-Access                      ANSI SCSI revision: 02
SCSI device sda: 128000 512-byte hdwr sectors (66 MB)
sda: Write Protect is off
sda: Mode Sense: 0b 00 00 08
sda: assuming drive cache: write through
SCSI device sda: 128000 512-byte hdwr sectors (66 MB)
sda: Write Protect is off
sda: Mode Sense: 0b 00 00 08
sda: assuming drive cache: write through
sda: sda1
sd 0:0:0:0: Attached scsi removable disk sda
usb-storage: device scan complete
sd 0:0:0:0: Attached scsi generic sg0 type 0

另外，为避免与内核产生的设备文件冲突，新创建的设备文件应使用自定义的易标识名称，而不要使用sdb/sdc 等，否则，可能会给其他应用（如ASM等）带来麻烦。

6、使用其他属性创建规则
上面，我们是直接使用udevinfo 得到的信息来编写规则，下面借助外部程序来匹配设备属性。
首先，编写一个自定义规则：

引用

# cat /lib/udev/select_usb_disk.sh
#!/bin/bash
/lib/udev/usb_id -x $1|grep ID_VENDOR|awk -F '=' {'print $2'}

给予可执行权限：

# chmod +x /lib/udev/select_usb_disk.sh

测试其输入的结果：

# /lib/udev/select_usb_disk.sh /block/sda
0c76

编写规则：

引用

# cat 20-names.rules
KERNEL=="sd*",PROGRAM="/lib/udev/select_usb_disk.sh %p",RESULT=="0c76",SYMLINK+="usbhd%n"

测试规则：

引用

# udevtest /block/sda
main: looking at device '/block/sda' from subsystem 'block'
run_program: '/lib/udev/select_usb_disk.sh /block/sda'
run_program: '/lib/udev/select_usb_disk.sh' (stdout) '0c76'
run_program: '/lib/udev/select_usb_disk.sh' returned with status 0
udev_rules_get_name: add symlink 'usbhd'
run_program: '/lib/udev/usb_id -x'
run_program: '/lib/udev/usb_id' (stdout) 'ID_VENDOR=0c76'
run_program: '/lib/udev/usb_id' (stdout) 'ID_MODEL=0^'
run_program: '/lib/udev/usb_id' (stdout) 'ID_REVISION=0100'
run_program: '/lib/udev/usb_id' (stdout) 'ID_SERIAL=0c76_0^'
run_program: '/lib/udev/usb_id' (stdout) 'ID_TYPE=disk'
run_program: '/lib/udev/usb_id' (stdout) 'ID_BUS=usb'
run_program: '/lib/udev/usb_id' returned with status 0
udev_rules_get_name: 1 untrusted character(s) replaced
udev_rules_get_name: add symlink 'disk/by-id/usb-0c76_0_'
run_program: '/lib/udev/path_id /block/sda'
run_program: '/lib/udev/path_id' (stdout) 'ID_PATH=pci-0000:00:03.2-usb-0:1:1.0-scsi-0:0:0:0'
run_program: '/lib/udev/path_id' returned with status 0
udev_rules_get_name: add symlink 'disk/by-path/pci-0000:00:03.2-usb-0:1:1.0-scsi-0:0:0:0'
udev_rules_get_name: no node name set, will use kernel name 'sda'
udev_device_event: device '/block/sda' already in database, validate currently present symlinks
udev_node_add: creating device node '/dev/sda', major = '8', minor = '0', mode = '0640', uid = '0', gid = '6'
udev_node_add: creating symlink '/dev/usbhd' to 'sda'
udev_node_add: creating symlink '/dev/disk/by-id/usb-0c76_0_' to '../../sda'
udev_node_add: creating symlink '/dev/disk/by-path/pci-0000:00:03.2-usb-0:1:1.0-scsi-0:0:0:0' to '../../sda'
main: run: 'socket:/org/kernel/udev/monitor'
main: run: '/lib/udev/udev_run_devd'
main: run: 'socket:/org/freedesktop/hal/udev_event'
main: run: '/sbin/pam_console_apply /dev/sda /dev/usbhd /dev/disk/by-id/usb-0c76_0_ /dev/disk/by-path/pci-0000:00:03.2-usb-0:1:1.0-scsi-0:0:0:0'

删除旧设备符：

# rm -f /dev/usbhd*

※ 注意，使用start_udev并不会删除原来由NAME在/dev 目录下创建的设备文件，并且可能与新规则产生冲突，导致start_udev服务启动超时或出错，所以，在测试规则时，应预先删除旧规则创建的设备符。拔 去对应的物理设备，udev 会自动删除规则创建的设备文件或链接，但期间若修改了规则，导致规则所对应的设备文件或链接不相符，则这些旧的设备文件或链接可能会被遗留下来。

启动udev，创建新设备符：

引用

# start_udev
# ll /dev/usbhd*
lrwxrwxrwx 1 root root 3 08-10 18:18 /dev/usbhd -> sda
lrwxrwxrwx 1 root root 4 08-10 18:18 /dev/usbhd1 -> sda1

挂载测试：

引用

# mount /dev/usbhd1 /mnt/disk
# mount |grep disk
/dev/sda1 on /mnt/disk type vfat (rw)

可见，新设备符可用。
※ 请特别留意，规则中使用的是SYMLINK，所以，创建的仅是一个指向内核产生的设备的链接，而非取代原来的设备符。所以，在挂载成功后，mount命令显示的也是实际的内核设备。这很容易引起误会，请特别小心。

至此，我要讲解的udev 自定义规则方式已完毕。除了用于存储设备外，其他如Network interface等也能用udev 来处理。例如最常见的就是Asianux 3.0 下网络设备名自动变更的问题，可通过创建自定义规则：

引用

SUBSYSTEM=="net", SYSFS{address}=="AA:BB:CC:DD:EE:FF", NAME="public_NIC"

绑定固定的MAC地址，即可轻松解决。这比修改/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ethx 要可靠和稳定得多。

但是，udev 也不是万能的。至少，在我的实践中，可能因为udev 版本太低等原因，DC 5.0 平台下（2.6.9-89 核心），udev 为039，配置RDAC后，udev 的规则无法匹配内核产生的sdb等设备，至今没找到解决办法。

不过，udev 毕竟提供了一条很好的处理设备名冲突、变更等问题引起故障的解决办法，应熟悉和充分利用。