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udev实现原理
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作者联系方式：李先静<xianjimli at hotmail dot com>
更新时间：2007-4-29
相对于linux来说，udev还是一个新事物。然而，尽管它03年才出现，尽管它很低调(J)，但它无疑已经成为linux下不可或缺的组件了。udev是什么？它是如何实现的？最近研究Linux设备管理时，花了一些时间去研究udev的实现。
udev是什么？u 是指user space，dev是指device，udev是用户空间的设备驱动程序吗？最初我也这样认为，调试内核空间的程序要比调试用户空间的程序复杂得多，内核空间的程序的BUG所引起的后果也严重得多，device driver是内核空间中所占比较最大的代码，如果把这些device driver中硬件无关的代码，从内核空间移动到用户空间，自然是一个不错的想法。
但我的想法并不正确，udev的文档是这样说的，
1. dynamic replacement for /dev。作为devfs的替代者，传统的devfs不能动态分配major和minor的值，而major和minor非常有限，很快就会用完了。udev能够像DHCP动态分配IP地址一样去动态分配major和minor。
2. device naming。提供设备命名持久化的机制。传统设备命名方式不具直观性，像/dev/hda1这样的名字肯定没有boot_disk这样的名字直观。udev能够像DNS解析域名一样去给设备指定一个有意义的名称。
3. API to access info about current system devices 。提供了一组易用的API去操作sysfs，避免重复实现同样的代码，这没有什么好说的。
我们知道，用户空间的程序与设备通信的方法，主要有以下几种方式，
1. 通过ioperm获取操作IO端口的权限，然后用inb/inw/ inl/ outb/outw/outl等函数，避开设备驱动程序，直接去操作IO端口。（没有用过）
2. 用ioctl函数去操作/dev目录下对应的设备，这是设备驱动程序提供的接口。像键盘、鼠标和触摸屏等输入设备一般都是这样做的。
3. 用write/read/mmap去操作/dev目录下对应的设备，这也是设备驱动程序提供的接口。像framebuffer等都是这样做的。
上面的方法在大多数情况下，都可以正常工作，但是对于热插拨(hotplug)的设备，比如像U盘，就有点困难了，因为你不知道：什么时候设备插上了，什么时候设备拔掉了。这就是所谓的hotplug问题了。
处理hotplug传统的方法是，在内核中执行一个称为hotplug的程序，相关参数通过环境变量传递过来，再由hotplug通知其它关注hotplug事件的应用程序。这样做不但效率低下，而且感觉也不那么优雅。新的方法是采用NETLINK实现的，这是一种特殊类型的socket，专门用于内核空间与用户空间的异步通信。下面的这个简单的例子，可以监听来自内核hotplug的事件。
| #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <ctype.h> #include <sys/un.h> #include <sys/ioctl.h> #include <sys/socket.h> #include <linux/types.h> #include <linux/netlink.h> #include <errno.h>
static int init_hotplug_sock(void) { struct sockaddr_nl snl; const int buffersize = 16 * 1024 * 1024; int retval;
memset(&snl, 0x00, sizeof(struct sockaddr_nl)); snl.nl_family = AF_NETLINK; snl.nl_pid = getpid(); snl.nl_groups = 1;
int hotplug_sock = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, NETLINK_KOBJECT_UEVENT); if (hotplug_sock == -1) { printf("error getting socket: %s", strerror(errno)); return -1; }
/* set receive buffersize */ setsockopt(hotplug_sock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE, &buffersize, sizeof(buffersize));
retval = bind(hotplug_sock, (struct sockaddr *) &snl, sizeof(struct sockaddr_nl)); if (retval < 0) { printf("bind failed: %s", strerror(errno)); close(hotplug_sock); hotplug_sock = -1; return -1; }
return hotplug_sock; }
#define UEVENT_BUFFER_SIZE 2048
int main(int argc, char* argv[]) { int hotplug_sock = init_hotplug_sock();
while(1) { char buf[UEVENT_BUFFER_SIZE*2] = {0}; recv(hotplug_sock, &buf, sizeof(buf), 0); printf("%s/n", buf); }
return 0; } |
编译：
gcc -g hotplug.c -o hotplug_monitor
运行后插/拔U盘，可以看到：
| add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1 add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/usbdev2.2_ep00 add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0 给我老师的人工智能教程打call！http://blog.csdn.net/jiangjunshow
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