Linux热插拔及mdev机制

千锋Python讲堂 2019-10-30

linux kernel open

理解如下:

1、创建设备类,是为了让mdev知道根据这些信息来创建设备节点,根据/sys来创建,所以从devfs开始,根文件系统就引入了一个/sys目录,/sys/dev下面都是内核加载的驱动的主从设备号

2、class的初始化过程(在/sys/下创建class目录):

start_kernel() -> 
rest_init() -> 
kernel_init() -> 
do_basic_setup() -> 
driver_init() -> 
classes_init()

_
Linux热插拔及mdev机制
3、所谓的uevent机制,就是由内核来启动一个用户进程

4、uevent通知机制:kobject_uevent() -> kobject_uevent_env()

4.1、得到kset->uevent_ops,通过filter判断kset中的内核对象状态改变是否需要通知到用户层,返回0就不通知

4.2、如果内核对象状态变化需要通知用户层,分配环境变量空间env,并设置环境变量

4.3、内核来启动一个用户空间的程序,一般默认为这个属性文件(/proc/sys/kernel/hotplug)指定的进程,如:/sbin/mdev

5、在x86系统下,用户空间一般会有udevd这个守护进程一直监听kobject_uevent通过netlink广播的uevent数据包,来获取内核的各种变化,可通过命令查看:ps -aux |grep udevd

6、调用通知用户过程:

设备端:device_add() ->

kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_ADD);

驱动端:driver_register() ->

bus_add_driver() -> 
kobject_uevent(&priv->kobj, KOBJ_ADD);

设备端卸载:

device_del() -> 
bus_remove_device() -> 
bus_put() -> 
kset_put() -> 
kobject_put() -> 
kobject_release() -> 
kobject_cleanup() -> 
kobject_uevent(kobj, KOBJ_REMOVE);
device_del() -> put_device() -> kobject_put() ......

驱动端卸载:

driver_unregister() -> 
bus_remove_driver() -> kobject_put() ......
driver_unregister() -> 
bus_remove_driver() -> 
bus_put() -> kset_put() -> kobject_put() ......

7、当内核对象kset改变时,内核会采用内核对象通知机制(kobject_uevent),通知用户层,那么用户程序必须指定一个进程给/proc/sys/kernel/hotplug,比如/sbin/mdev

8、咱们也可以替换/sbin/mdev来观察现象,但被替换的应用程序由于没有任何描述符可用,所以需要自己打开标准输入输出,如:

 fd = open("/dev/console",O_RDWR);
 fd = open("/dev/console",O_RDWR);

替换方法:echo /mnt/t > /proc/sys/kernel/hotplug

9、可以通过热插拔usb设备来观察现象,也可以通过自己写一个驱动程序,在驱动中调用kobject_uevent()向用户发送消息,但自己来实现向用户空间发送改变的状态,通过属性文件操作实现,那么佣有属性文件的kobject必须要隶属于一个kset,即要有subsystem。

应用程序测试代码(参考busybox中的mdev完成),如下:

include // FILE

include // O_RDWR

include // getenv()

// debug:
// echo /mnt/t > /proc/sys/kernel/hotplug
// hotplug operation
int main(int argc, char *argv[])
{
int i;
int fd;
char *env[6];
char *pname[] = {"ACTION","DEVNAME","DEVPATH","SUBSYSTEM","FIRMWARE","SEQNUM"};
fd = open("/dev/console",O_RDWR);
fd = open("/dev/console",O_RDWR);
printf("n");
for(i=0;i<argc;i++)
printf("argv[%d] = %sn",i,argv[i]);
printf("n");

env[0] = getenv("ACTION");
env[1] = getenv("DEVNAME");
env[2] = getenv("DEVPATH");
env[3] = getenv("SUBSYSTEM");
env[4] = getenv("FIRMWARE");
env[5] = getenv("SEQNUM");
for(i=0;i<6;i++)
if(env[i] != NULL)
printf("%s = %sn",pname[i],env[i]);

close(0);
close(1);
return 0;
}
10、udev和mdev都有着相似的功能,即完成设备文件的动态创建,但实现机制略有不同,有时候也说成mdev是udev的嵌入式简化版

11、两者使是用uevent 机制处理热插拔问题的用户空间程序,uevent 是“user event”的简称,是一种内核向用户空间发送信息的方式

12、udev 是基于netlink 机制的,它在系统启动时运行了一个daemon (守护进程)程序udevd,通过监听内核发送的uevent 来执行相应的热拔插动作

13、mdev 是基于uevent_helper 机制的,它在系统启动时修改了内核中的uevnet_helper 变量(通过写/proc/sys/kernel/hotplug),这样内核产生uevent 时会调用uevent_helper 所指的用户级程序,也就是mdev,来执行相应的热拔插动作,uevent_helper 的初始值在内核编译时可配置:

 -> Device Drivers 
 -> Generic Driver Options
 (/proc/sys/kernel/hotplug) path to uevent helper 

14、udev 使用的netlink 机制在有大量uevent 的场合效率高,适合用在PC 机上;而mdev 使用的uevent_helper 机制实现简单,适合用在嵌入式系统中

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