1. Uevent的功能
Uevent是Kobject的一部分，用于在Kobject状态发生改变时，例如增加、移除等，通知用户空间程序。用户空间程序收到这样的事件后，会做相应的处理。
该机制通常是用来支持热拔插设备的，例如U盘插入后，USB相关的驱动软件会动态创建用于表示该U盘的device结构（相应的也包括其中的kobject），并告知用户空间程序，为该U盘动态的创建/dev/目录下的设备节点，更进一步，可以通知其它的应用程序，将该U盘设备mount到系统中，从而动态的支持该设备。
2. Uevent在kernel中的位置
下面图片描述了Uevent模块在内核中的位置：
由此可知，Uevent的机制是比较简单的，设备模型中任何设备有事件需要上报时，会触发Uevent提供的接口。Uevent模块准备好上报事件的格式后，可以通过两个途径把事件上报到用户空间：一种是通过kmod模块，直接调用用户空间的可执行文件；另一种是通过netlink通信机制，将事件从内核空间传递给用户空间。
注1：有关kmod和netlink，会在其它文章中描述，因此本文就不再详细说明了。
3. Uevent的内部逻辑解析
3.1 Source Code位置
Uevent的代码比较简单，主要涉及kobject.h和kobject_uevent.c两个文件，如下：
- include/linux/kobject.h
- lib/kobject_uevent.c
3.2 数据结构描述
kobject.h定义了uevent相关的常量和数据结构，如下：
/*
* The actions here must match the index to the string array
* in lib/kobject_uevent.c
*
* Do not add new actions here without checking with the driver-core
* maintainers. Action strings are not meant to express subsystem
* or device specific properties. In most cases you want to send a
* kobject_uevent_env(kobj, KOBJ_CHANGE, env) with additional event
* specific variables added to the event environment.
*/
enum kobject_action {
KOBJ_ADD,
KOBJ_REMOVE,
KOBJ_CHANGE,
KOBJ_MOVE,
KOBJ_ONLINE,
KOBJ_OFFLINE,
KOBJ_MAX
};
ADD/REMOVE，Kobject（或上层数据结构）的添加/移除事件。
ONLINE/OFFLINE，Kobject（或上层数据结构）的上线/下线事件，其实是是否使能。
CHANGE，Kobject（或上层数据结构）的状态或者内容发生改变。
MOVE，Kobject（或上层数据结构）更改名称或者更改Parent（意味着在sysfs中更改了目录结构）。
CHANGE，如果设备驱动需要上报的事件不再上面事件的范围内，或者是自定义的事件，可以使用该event，并携带相应的参数
- kobj_uevent_env
#define UEVENT_HELPER_PATH_LEN 256
#define UEVENT_NUM_ENVP 32 /* number of env pointers */
#define UEVENT_BUFFER_SIZE 2048 /* buffer for the variables */
struct kobj_uevent_env {
char *argv[3];
char *envp[UEVENT_NUM_ENVP];
int envp_idx;
char buf[UEVENT_BUFFER_SIZE];
int buflen;
};
前面有提到过，在利用Kmod向用户空间上报event事件时，会直接执行用户空间的可执行文件。而在Linux系统，可执行文件的执行，依赖于环境变量，因此kobj_uevent_env用于组织此次事件上报时的环境变量。
envp，指针数组，用于保存每个环境变量的地址，最多可支持的环境变量数量为UEVENT_NUM_ENVP。
envp_idx，用于访问环境变量指针数组的index。
buf，保存环境变量的buffer，最大为UEVENT_BUFFER_SIZE。
buflen，访问buf的变量。
- kset_uevent_ops
struct kset_uevent_ops { int (* const filter)(struct kset *kset, struct kobject *kobj); const char *(* const name)(struct kset *kset, struct kobject *kobj); int (* const uevent)(struct kset *kset, struct kobject *kobj, struct kobj_uevent_env *env); };kset_uevent_ops是为kset量身订做的一个数据结构，里面包含filter和uevent两个回调函数，用处如下：
-
filter，当任何Kobject需要上报uevent时，它所属的kset可以通过该接口过滤，阻止不希望上报的event，从而达到从整体上管理的目的。
-
name，该接口可以返回kset的名称。如果一个kset没有合法的名称，则其下的所有Kobject将不允许上报uvent
-
uevent，当任何Kobject需要上报uevent时，它所属的kset可以通过该接口统一为这些event添加环境变量。因为很多时候上报uevent时的环境变量都是相同的，因此可以由kset统一处理，就不需要让每个Kobject独自添加了。
3.3 内部动作
通过kobject.h，uevent模块提供了如下的API（这些API的实现是在"lib/kobject_uevent.c”文件中）：
int kobject_uevent(struct kobject *kobj, enum kobject_action action);
int kobject_uevent_env(struct kobject *kobj, enum kobject_action action,
char *envp[]);
__printf(2, 3)
int add_uevent_var(struct kobj_uevent_env *env, const char *format, ...);
int kobject_action_type(const char *buf, size_t count,
enum kobject_action *type);
/**
* kobject_uevent_env - send an uevent with environmental data
*
* @action: action that is happening
* @kobj: struct kobject that the action is happening to
* @envp_ext: pointer to environmental data
*
* Returns 0 if kobject_uevent_env() is completed with success or the
* corresponding error when it fails.
*/
int kobject_uevent_env(struct kobject *kobj, enum kobject_action action,
char *envp_ext[])
{
struct kobj_uevent_env *env;
const char *action_string = kobject_actions[action];
const char *devpath = NULL;
const char *subsystem;
struct kobject *top_kobj;
struct kset *kset;
const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;
int i = 0;
int retval = 0;
#ifdef CONFIG_NET
struct uevent_sock *ue_sk;
#endif
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s\n",
kobject_name(kobj), kobj, __func__);
/* search the kset we belong to 知道到该kobj从属的kset*/
top_kobj = kobj;
while (!top_kobj->kset && top_kobj->parent)
top_kobj = top_kobj->parent; /* 找的方法很简单,若它的kset不存在,则查找其父节点的kset是否存在,不存在则继续查找父父节点.... */
if (!top_kobj->kset) {
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: attempted to send uevent "
"without kset!\n", kobject_name(kobj), kobj,
__func__);
return -EINVAL; /* 最终还没找到就报错 */
}
kset = top_kobj->kset; /* 找到与之相关的kset */
uevent_ops = kset->uevent_ops;
/* skip the event, if uevent_suppress is set*/
if (kobj->uevent_suppress) { /* uevent_suppress被置位,则忽略上报uevent */
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: uevent_suppress "
"caused the event to drop!\n",
kobject_name(kobj), kobj, __func__);
return 0;
}
/* skip the event, if the filter returns zero. */
if (uevent_ops && uevent_ops->filter) /* 所属的筛选函数存在则筛选,返回0表示被筛掉了,不再上报 */
if (!uevent_ops->filter(kset, kobj)) {
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: filter function "
"caused the event to drop!\n",
kobject_name(kobj), kobj, __func__);
return 0;
}
/* originating subsystem */
if (uevent_ops && uevent_ops->name)
subsystem = uevent_ops->name(kset, kobj); /* name函数存在,则使用kset返回的kset的name */
else
subsystem = kobject_name(&kset->kobj); /* 否则用kset里kobj的name做kset的name */
if (!subsystem) { /* kset的name不存在,也不允许上报 */
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: unset subsystem caused the "
"event to drop!\n", kobject_name(kobj), kobj,
__func__);
return 0;
}
/* environment buffer */
env = kzalloc(sizeof(struct kobj_uevent_env), GFP_KERNEL); /* 分配一个用于此次环境变量的buffer */
if (!env)
return -ENOMEM;
/* complete object path */
devpath = kobject_get_path(kobj, GFP_KERNEL); /* 根据kobj得到它在sysfs中的路径 */
if (!devpath) {
retval = -ENOENT;
goto exit;
}
/* default keys 添加当前要上报的行为,path,name到env的buffer中 */
retval = add_uevent_var(env, "ACTION=%s", action_string);
if (retval)
goto exit;
retval = add_uevent_var(env, "DEVPATH=%s", devpath);
if (retval)
goto exit;
retval = add_uevent_var(env, "SUBSYSTEM=%s", subsystem);
if (retval)
goto exit;
/* keys passed in from the caller */
if (envp_ext) { /* 我们自己传的外部环境变量要不为空,则解析并添加到env的buffer中 */
for (i = 0; envp_ext[i]; i++) {
retval = add_uevent_var(env, "%s", envp_ext[i]);
if (retval)
goto exit;
}
}
/* let the kset specific function add its stuff */
if (uevent_ops && uevent_ops->uevent) { /* 如果uevent_ops中的uevent存在,则调用该接口发送该kobj的env */
retval = uevent_ops->uevent(kset, kobj, env);
if (retval) {
pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: uevent() returned "
"%d\n", kobject_name(kobj), kobj,
__func__, retval);
goto exit;
}
}
/*
* Mark "add" and "remove" events in the object to ensure proper
* events to userspace during automatic cleanup. If the object did
* send an "add" event, "remove" will automatically generated by
* the core, if not already done by the caller.
*/
if (action == KOBJ_ADD) /* 如果action是add或remove的话要更新kobj中的state */
kobj->state_add_uevent_sent = 1;
else if (action == KOBJ_REMOVE)
kobj->state_remove_uevent_sent = 1;
mutex_lock(&uevent_sock_mutex);
/* we will send an event, so request a new sequence number */
/* 每次发送一个事件,都要有它的事件号,该事件号不能重复,u64 uevent_seqnum,把它也作为环境变量添加到buffer最后面 */
retval = add_uevent_var(env, "SEQNUM=%llu", (unsigned long long)++uevent_seqnum);
if (retval) {
mutex_unlock(&uevent_sock_mutex);
goto exit;
}
#if defined(CONFIG_NET)
/* send netlink message 如果定义了"CONFIG_NET”，则使用netlink发送该uevent */
list_for_each_entry(ue_sk, &uevent_sock_list, list) {
struct sock *uevent_sock = ue_sk->sk;
struct sk_buff *skb;
size_t len;
if (!netlink_has_listeners(uevent_sock, 1))
continue;
/* allocate message with the maximum possible size */
len = strlen(action_string) + strlen(devpath) + 2;
skb = alloc_skb(len + env->buflen, GFP_KERNEL);
if (skb) {
char *scratch;
/* add header */
scratch = skb_put(skb, len);
sprintf(scratch, "%s@%s", action_string, devpath);
/* copy keys to our continuous event payload buffer */
for (i = 0; i < env->envp_idx; i++) {
len = strlen(env->envp[i]) + 1;
scratch = skb_put(skb, len);
strcpy(scratch, env->envp[i]);
}
NETLINK_CB(skb).dst_group = 1;
retval = netlink_broadcast_filtered(uevent_sock, skb,
0, 1, GFP_KERNEL,
kobj_bcast_filter,
kobj);
/* ENOBUFS should be handled in userspace */
if (retval == -ENOBUFS || retval == -ESRCH)
retval = 0;
} else
retval = -ENOMEM;
}
#endif
mutex_unlock(&uevent_sock_mutex);
/* call uevent_helper, usually only enabled during early boot */
if (uevent_helper[0] && !kobj_usermode_filter(kobj)) {
char *argv [3];
/* 添加helper和 kset的name */
argv [0] = uevent_helper;
argv [1] = (char *)subsystem;
argv [2] = NULL;
/* 添加了标准环境变量 （HOME=/，PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin）*/
retval = add_uevent_var(env, "HOME=/");
if (retval)
goto exit;
retval = add_uevent_var(env,
"PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin");
if (retval)
goto exit;
/* 调用kmod模块提供的call_usermodehelper函数，上报uevent。call_usermodehelper的作用，就是fork一个进程，以uevent为参数，执行uevent_helper */
retval = call_usermodehelper(argv[0], argv,
env->envp, UMH_WAIT_EXEC);
}
exit:
kfree(devpath);
kfree(env);
return retval;
}
kobject_uevent_env，以envp为环境变量，上报一个指定action的uevent。环境变量的作用是为执行用户空间程序指定运行环境。具体动作如下：
- 查找kobj本身或者其parent是否从属于某个kset，如果不是，则报错返回（注2：由此可以说明，如果一个kobject没有加入kset，是不允许上报uevent的）
- 查看kobj->uevent_suppress是否设置，如果设置，则忽略所有的uevent上报并返回（注3：由此可知，可以通过Kobject的uevent_suppress标志，管控Kobject的uevent的上报）
- 如果所属的kset有uevent_ops->filter函数，则调用该函数，过滤此次上报（注4：这佐证了3.2小节有关filter接口的说明，kset可以通过filter接口过滤不希望上报的event，从而达到整体的管理效果）
- 判断所属的kset是否有合法的名称（称作subsystem，和前期的内核版本有区别），否则不允许上报uevent
- 分配一个用于此次上报的、存储环境变量的buffer（结果保存在env指针中），并获得该Kobject在sysfs中路径信息（用户空间软件需要依据该路径信息在sysfs中访问它）
- 调用add_uevent_var接口（下面会介绍），将Action、路径信息、subsystem等信息，添加到env指针中
- 如果传入的envp不空，则解析传入的环境变量中，同样调用add_uevent_var接口，添加到env指针中
- 如果所属的kset存在uevent_ops->uevent接口，调用该接口，添加kset统一的环境变量到env指针
- 根据ACTION的类型，设置kobj->state_add_uevent_sent和kobj->state_remove_uevent_sent变量，以记录正确的状态
- 调用add_uevent_var接口，添加格式为"SEQNUM=%llu”的序列号
- 如果定义了"CONFIG_NET”，则使用netlink发送该uevent
- 以uevent_helper、subsystem以及添加了标准环境变量（HOME=/，PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin）的env指针为参数，调用kmod模块提供的call_usermodehelper函数，上报uevent。
其中uevent_helper的内容是由内核配置项CONFIG_UEVENT_HELPER_PATH(位于./drivers/base/Kconfig)决定的(可参考lib/kobject_uevent.c, line 32)，该配置项指定了一个用户空间程序（或者脚本），用于解析上报的uevent，例如"/sbin/hotplug”。
call_usermodehelper的作用，就是fork一个进程，以uevent为参数，执行uevent_helper。
kobject_uevent，和kobject_uevent_env功能一样，只是没有指定任何的环境变量。
/**
* kobject_uevent - notify userspace by sending an uevent
*
* @action: action that is happening
* @kobj: struct kobject that the action is happening to
*
* Returns 0 if kobject_uevent() is completed with success or the
* corresponding error when it fails.
*/
int kobject_uevent(struct kobject *kobj, enum kobject_action action)
{
return kobject_uevent_env(kobj, action, NULL);
}add_uevent_var，以格式化字符的形式（类似printf、printk等），将环境变量copy到env指针中。
/**
* add_uevent_var - add key value string to the environment buffer
* @env: environment buffer structure
* @format: printf format for the key=value pair
*
* Returns 0 if environment variable was added successfully or -ENOMEM
* if no space was available.
*/
int add_uevent_var(struct kobj_uevent_env *env, const char *format, ...)
{
va_list args;
int len;
if (env->envp_idx >= ARRAY_SIZE(env->envp)) {
WARN(1, KERN_ERR "add_uevent_var: too many keys\n");
return -ENOMEM;
}
va_start(args, format);
len = vsnprintf(&env->buf[env->buflen],
sizeof(env->buf) - env->buflen,
format, args);
va_end(args);
if (len >= (sizeof(env->buf) - env->buflen)) {
WARN(1, KERN_ERR "add_uevent_var: buffer size too small\n");
return -ENOMEM;
}
env->envp[env->envp_idx++] = &env->buf[env->buflen];
env->buflen += len + 1;
return 0;
}kobject_action_type，将enum kobject_action类型的Action，转换为字符串。
/* the strings here must match the enum in include/linux/kobject.h */
static const char *kobject_actions[] = {
[KOBJ_ADD] = "add",
[KOBJ_REMOVE] = "remove",
[KOBJ_CHANGE] = "change",
[KOBJ_MOVE] = "move",
[KOBJ_ONLINE] = "online",
[KOBJ_OFFLINE] = "offline",
};
/**
* kobject_action_type - translate action string to numeric type
*
* @buf: buffer containing the action string, newline is ignored
* @len: length of buffer
* @type: pointer to the location to store the action type
*
* Returns 0 if the action string was recognized.
*/
int kobject_action_type(const char *buf, size_t count,
enum kobject_action *type)
{
enum kobject_action action;
int ret = -EINVAL;
if (count && (buf[count-1] == '\n' || buf[count-1] == '\0'))
count--;
if (!count)
goto out;
for (action = 0; action < ARRAY_SIZE(kobject_actions); action++) {
if (strncmp(kobject_actions[action], buf, count) != 0) /* 把buf和全局变量kobject_actions字符串比较 */
continue;
if (kobject_actions[action][count] != '\0') /* 不是结束符 */
continue;
*type = action; /* 比较成功则数字cation就是对应的action */
ret = 0;
break;
}
out:
return ret;
}说明：怎么指定处理uevent的用户空间程序(简称uevent helper)？
上面介绍kobject_uevent_env的内部动作时，有提到，Uevent模块通过Kmod上报Uevent时，会通过call_usermodehelper函数，调用用户空间的可执行文件（或者脚本，简称uevent helper ）处理该event。而该uevent helper的路径保存在uevent_helper数组中。
char uevent_helper[UEVENT_HELPER_PATH_LEN] = CONFIG_UEVENT_HELPER_PATH;配置内核.config文件把CONFIG_UEVENT_HELPER_PATH设置为空，则热插拔的路径这个全局数组默认是为空的。
可以在编译内核时，通过CONFIG_UEVENT_HELPER_PATH配置项，静态指定uevent helper。但这种方式会为每个event fork一个进程，随着内核支持的设备数量的增多，这种方式在系统启动时将会是致命的（可以导致内存溢出等）。因此只有在早期的内核版本中会使用这种方式，现在内核不再推荐使用该方式。因此内核编译时，需要把该配置项留空。
在系统启动后，大部分的设备已经ready，可以根据需要，重新指定一个uevent helper，以便检测系统运行过程中的热拔插事件。这可以通过把helper的路径写入到"/sys/kernel/uevent_helper”文件中实现。实际上，内核通过sysfs文件系统的形式，将uevent_helper数组开放到用户空间，供用户空间程序修改访问，具体可参考"./kernel/ksysfs.c”中相应的代码，这里不再详细描述。
参考文章