2011-01-12 10:23:55 
阿炯
udev — Linux dynamic device management
udev supplies the system software with device events, manages permissions of device nodes and may create additional symlinks in the /dev directory, or renames network interfaces. The kernel usually just assigns unpredictable device names based on the order of discovery. Meaningful symlinks or network device names provide a way to reliably identify devices based on their properties or current configuration.
The udev daemon udevd(8) receives device uevents directly from the kernel whenever a device is added or removed from the system, or it changes its state. When udev receives a device event, it matches its configured set of rules against various device attributes to identify the device. Rules that match, may provide additional device information to be stored in the udev database, or information to be used to create meaningful symlink names.
All device information udev processes, is stored in the udev database and sent out to possible event subscribers. Access to all stored data and the event sources are provided by the library libudev.
udev 是Linux kernel 2.6系列的设备管理器。它主要的功能是管理/dev目录底下的设备节点。它同时也是用来接替devfs及hotplug的功能，这意味着它要在添加/删除硬件时处理/dev目录以及所有用户空间的行为，包括在加载firmware时。
udev的最新版本依赖于升级后的Linux kernel 2.6.13的uevent接口的最新版本。使用新版本udev的系统不能在2.6.13以下版本启动，除非使用noudev参数来禁用udev并使用传统的/dev来进行设备读取。
udev是一个通用的内核设备管理器，它以守护进程的方式运行于Linux系统，并监听在新设备初始化或设备从系统中移除时内核(通过netlink socket)发出的uevent。系统提供了一套规则用于匹配可发现的设备事件和属性的导出值。匹配规则可能命名并创建设备节点，并运行配置程序来对设备进行设置。udev规则可以匹配像内核子系统、内核设备名称、设备的物理等属性，或设备序列号的属性。规则也可以请求外部程序提供信息来命名设备，或指定一个永远一样的自定义名称来命名设备，而不管设备什么时候被系统发现。其功能特点如下：
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。
udev系统可以分为三个部分：
* namedev函数库，处理设备的命名。
* libsysfs函数库，进行设备信息的读取(080版本后废弃)
* 守护进程udevd，处于用户空间，用于创建虚拟/dev
系统获取内核通过netlink socket发出的信息。早期的版本使用hotplug，并在/etc/hotplug.d/default添加一个链接到自身来达到目的。
在传统的Linux系统中，/dev目录下的设备节点为一系列静态存在的文件，而udev则动态提供了在系统中实际存在的设备节点。虽然devfs提供了类似功能，udev的支持者也给出了很多udev实现比devfs好的理由：
*udev支持设备的固定命名，而并不依赖于设备插入系统的顺序，默认的udev设置提供了存储设备的固定命名。任何硬盘都根据其唯一的文件系统id、磁盘名称及硬件连接的物理位置来进行识别。
*udev完全在用户空间执行，而不是像devfs在内核空间一样执行。结果就是udev将命名策略从内核中移走，并可以在节点创建前用任意程序在设备属性中为设备命名。
而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。
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。这样做会有效率上的问题，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。
udev的命令格式
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BUS 总线 KERNEL 内核名如sd* ID 设备id 如总线id PLACE
SYSFS{filename}
PROGRAM 调用外部程序 RESULT 匹配program返回的结果 NAME
SYMLINK 连接规则
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FAQ
问：什么是udev?
答：udev是一种工具，它能够根据系统中的硬件设备的状态动态更新设备文件，包括设备文件的创建，删除等。设备文件通常放在/dev目录下。使用udev后，在/dev目录下就只包含系统中真正存在的设备。
问：udev支持什么内核？
答：udev只支持linux-2.6内核，因为udev严重依赖于sysfs文件系统提供的信息，而sysfs文件系统只在linux-2.6内核中才有。
问：udev是一个内核程序还是用户程序？
答：udev是一个用户程序(user-mode daemon)。
问：udev和devfs有什么差别？
答：udev能够实现所有devfs实现的功能。但udev运行在用户模式中，而devfs运行在内核中。据称：devfs具有一些不太容易解决的先天缺陷。
问：udev的配置文件放在哪里？
答：udev是一个用户模式程序。它的配置文件是/etc/udev/udev.conf。这个文件一般缺省有这样几项：
udev_root="/dev" ; udev产生的设备文件的根目录是/dev。
udev_db="/dev/.udevdb" ; 通过udev产生的设备文件形成的数据库。
udev_rules="/etc/udev/rules.d" ;用于指导udev工作的规则所在目录。
udev_log="err" ;当出现错误时，用syslog记录错误信息。
问：udev的工作过程是怎样的？
答：由于没有研究过udev的源程序，不敢贸然就说udev的工作过程。我只是通过一些网上的资料和udev的说明文档，大致猜测它的工作过程可能是这样的。
1. 当内核检测到在系统中出现了新设备后，内核会在sysfs文件系统中为该新设备生成一项新的记录，一般sysfs文件系统会被mount 到 /sys目录中。新记录是以一个或多个文件或目录的方式来表示。每个文件都包含有特定的信息。
2.udev在系统中是以守护进程的方式udevd在运行，它通过某种途径检测到新设备的出现，通过查找设备对应的sysfs中的记录得到设备的一些信息。
3.udev会根据/etc/udev/udev.conf文件中的udev_rules指定的目录，逐个检查该目录下的文件，这个目录下的文件都是针对某类或某个设备应该施行什么措施的规则文件。udev读取文件是按照文件名的ASCII字母顺序来读取的，如果udev一旦找到了与新加入的设备匹配的规则，udev就会根据规则定义的措施对新设备进行配置。同时不再读后续的规则文件。
问：udev的规则文件的语法是怎样的？
答：udev的规则文件以行为单位，以"#"开头的行代表注释行。其余的每一行代表一个规则。每个规则分成一个或多个“匹配”和“赋值”部分。“匹配”部分用“匹配“专用的关键字来表示，相应的“赋值”部分用“赋值”专用的关键字来表示。“匹配”关键字包括：ACTION，KERNEL，BUS， SYSFS等等，“赋值”关键字包括：NAME，SYMLINK，OWNER等等。具体详细的描述可以阅读udev的man文档。
下面举例来说明一下，有这样一条规则：
SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add", SYSFS{address}=="00:0d:87:f6:59:f3", IMPORT="/sbin/rename_netiface %k eth0"
这个规则中的“匹配”部分有三项，分别是SUBSYSTEM，ACTION和SYSFS。而"赋值"部分有一项，是IMPORT。这个规则就是说，当系统中出现的新硬件属于net子系统范畴，系统对该硬件采取的动作是加入这个硬件，且这个硬件在SYSFS文件系统中的“address”信息等于“00： 0d..."时，对这个硬件在udev层次施行的动作是调用外部程序/sbin/rename_netiface，传递的参数有两个，一个是“%k”，代表内核对该新设备定义的名称。另一个是”eth0“。
从上面这个例子中可以看出，udev的规则的写法比较灵活的，尤其在“匹配”部分中，可以通过诸如”*“, ”?“,[a-c],[1-9]等shell通配符来灵活匹配多个匹配项。具体的语法可以参考udev的man文档。
问：udev怎样做到不管设备连接的顺序而维持一个统一的设备名？
答：实际上，udev是通过对内核产生的设备名增加别名的方式来达到上述目的的。前面说过，udev是用户模式程序，不会更改内核的行为。因此内核依然会我行我素地产生设备名如sda,sdb等。但udev可以根据设备的其他信息如总线(bus)，生产商(vendor)等不同来区分不同的设备，并产生设备文件。udev只要为这个设备文件取一个固定的文件名就可以解决这个问题。在后续对设备的操作中，只要引用新的设备名就可以了。但为了保证最大限度的兼容，一般来说，新设备名总是作为一个对内核自动产生的设备名的符号链接(link)来使用的。
例如：内核产生了sda设备名，而根据信息，这个设备对应于是我的内置硬盘，那我就可以制定udev规则，让udev除了产生/dev/sda设备文件外，另外创建一个符号链接叫/dev/internalHD。这样在我fstab文件中，就可以用/dev/internalHD来代替原来的 /dev/sda了。下次由于某些原因，这个硬盘在内核中变成了sdb设备名了，那也不用着急，udev还会自动产生/dev/internalHD这个链接，并指向正确的/dev/sdb设备。所有其他的文件像fstab等都不用修改。
问：怎样才能找到这些设备信息，并把他们放到udev的规则文件中来匹配呢？
答：这个问题比较难，网上资料不多，我只找到一篇文章来介绍如何写udev的规则。他的基本方法是通过udevinfo这个实用程序来找到那些可以作为规则文件里的匹配项的项目。有这样两种情况可以使用这个工具：
第一种情况是，当你把设备插入系统后，系统为设备产生了设备名(如/dev/sda)。那样的话，你先用udevinfo -q path -n /dev/sda，命令会产生一个该设备名对应的在sysfs下的路径，如/block/sda。然后，你再用udevinfo -a -p /sys/block/sda，这个命令会显示一堆信息，信息分成很多块。这些信息实际来自于操作系统维护的sysfs链表，不同的块对应不同的路径。你就可以用这些信息来作为udev规则文件中的匹配项。但需要注意的是，同一个规则只能使用同一块中显示的信息，不能跨块书写规则。
第二种情况是，不知道系统产生的设备名，那就只有到/sys目录下去逐个目录查找了，反复用udevinfo -a -p /sys/path...这个命令看信息，如果对应的信息是这个设备的，那就恭喜你，否则就再换个目录。当然，在这种情况下，成功的可能性比较小。
参考来源:
http://zh.wikipedia.org/zh/Udev
http://www.linuxsky.org/doc/admin/200710/139.html