现代Linux系统的设备管理介绍
来源:优易学  2010-1-4 19:37:06   【优易学:中国教育考试门户网】   资料下载   IT书店

  现代Linux发行版可以在已经运行的系统里面识别一个新加入的硬件。有许多用户友好的发行版,比如Ubuntu,可以在像iPod这样的移动设备插入系统时自动运行指定的应用程序,比如Rhythmbox。

  Linux发行版里面的热插拔(这个词用于描述将设备插入已经运行的系统的过程)功能是三个组件的融合:Udev, HAL, and Dbus.

  Udev为已经连接在系统上面的设备节点提供一个动态设备目录。当设备插入或移出系统的时候,Udev就在 /dev目录下面创建或者删除设备节点文件。Dbus类似于系统总线,主要用于进程间通信。HAL从Udev的服务中获取信息,当一个设备连接到系统时它就创建关于这个设备的XML描述。然后它会通过Dbus通知相应的桌面应用程序,比如说Nautilus,Nautius则会打开这个新挂载设备上面的文件。

  本文只关注Udev, 是它完成了基本的设备识别。

  什么是Udev?

  Udev是Linux 2.6内核的设备管理器,它在/dev目录下动态地创建/移除设备节点。它是devfs和hotplug的继承者,运行在用户空间,并且用户可以用Udev规则来改变设备的命名。

  Udev依赖2.5内核引入的sysfs文件系统。sysfs是的设备在用户空间可见。每当一个设备被加入或移除,就会产生内核事件通知用户空间的Udev。

  在早期的发行中常使用一个外部二进制文件/sbin/hotplug来将设备状态的改变通知Udev。现在这个工具已经被替换掉,Udev可以通过Netlink直接监听这些事件了。

  为什么我们需要它 ?

  在早期的内核中/dev目录包括一些静态的设备文件。而使用动态设备创建后,只有那些真正存在于系统中的设备节点才会被创建。让我们来看看静态/dev目录的缺点,正是这些缺点导致了Udev的开发。

  在/dev的设备节点中精确辨别一个硬件设备的问题

  在系统启动过程中,内核会为一个识别到的硬件设备分配一个主/次设备号对。让我们考虑两个硬盘,连接/校准的的方式是一个连接到主接口,另一个连接 到从接口。Linux系统会称它们为/dev/hda和/dev/hdb。现在,如果我们交换两个磁盘,那么它们的设备名也会改变。这使得将一个可用的动 态设备节点定位到正确的设备发生困难。当有一堆的硬盘连接在系统时,情况会变得更加糟糕。

  Udev通过/dev目录提供了一个永久性设备命名系统,使得定位设备变得容易。

  下面是一个例子,显示了Udev为接入系统的硬盘创建的永久性符号链接。

  $ ls -lR /dev/disk//dev/disk/by-id:lrwxrwxrwx 1 root root 9 Jul 4 06:48 scsi-SATA_WDC_WD800JD-75M_WD-WMAM9UT48593 -> ../../sda lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 scsi-SATA_WDC_WD800JD-75M_WD-WMAM9UT48593-part1 -> ../../sda1lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 scsi-SATA_WDC_WD800JD-75M_WD-WMAM9UT48593-part2 -> ../../sda2lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 scsi-SATA_WDC_WD800JD-75M_WD-WMAM9UT48593-part3 -> ../../sda3lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 scsi-SATA_WDC_WD800JD-75M_WD-WMAM9UT48593-part4 -> ../../sda4lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 scsi-SATA_WDC_WD800JD-75M_WD-WMAM9UT48593-part5 -> ../../sda5lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 scsi-SATA_WDC_WD800JD-75M_WD-WMAM9UT48593-part6 -> ../../sda6lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 scsi-SATA_WDC_WD800JD-75M_WD-WMAM9UT48593-part7 -> ../../sda7/dev/disk/by-label:lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 1 -> ../../sda6lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 boot1 -> ../../sda2lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 project -> ../../sda3lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 SWAP-sda7 -> ../../sda7/dev/disk/by-path:lrwxrwxrwx 1 root root 9 Jul 4 06:48 pci-0000:00:1f.2-scsi-0:0:0:0 -> ../../sdalrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 pci-0000:00:1f.2-scsi-0:0:0:0-part1 -> ../../sda1lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 pci-0000:00:1f.2-scsi-0:0:0:0-part2 -> ../../sda2lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 pci-0000:00:1f.2-scsi-0:0:0:0-part3 -> ../../sda3lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 pci-0000:00:1f.2-scsi-0:0:0:0-part4 -> ../../sda4lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 pci-0000:00:1f.2-scsi-0:0:0:0-part5 -> ../../sda5lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 pci-0000:00:1f.2-scsi-0:0:0:0-part6 -> ../../sda6lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 pci-0000:00:1f.2-scsi-0:0:0:0-part7 -> ../../sda7/dev/disk/by-uuid:lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 18283DC6283DA422 -> ../../sda1lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 25a4068c-e84a-44ac-85e6-461b064d08cd -> ../../sda6lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 3ea7cf15-511b-407a-a56b-c6bfa046fd9f -> ../../sda5lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 8878a0a4-604e-4ddf-b62c-637c4fa84d3f -> ../../sda2lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 4 06:48 e50bcd6d-61ea-4b05-81a8-3cbe17ad6674 -> ../../sda3永久性设备命名为识别硬件设备省去了很多麻烦。

 /dev中的巨多设备节点

  在设备节点的静态创建模型中,没有办法可以分辨出硬件设备是否真的存在于系统之中。因此,所有这会儿被Linux认识的设备都会创建好设备节点。/dev中巨大数目的设备节点使得鉴别一个系统中存在的设备变得困难。

  主/次设备号对不够了

  近年来需要包含的静态设备节点的数目增加得太多,以至于以前所使用的8位模式用来处理所有的设备变得不够用了。因此主/次设备号对开始用光了。

  字符设备和块设备拥有固定分配的主/次设备号对。分配主/次设备号对的官方机构是Linux Assigned Name and Number Authority。但是,一台机器不会使用所有可能的设备,因此一个系统中肯定有未使用的主/次设备号。在这种情况下,那台机器的内核就可以借用那些未使用设备的主/次设备号,给其他一些需要的设备。

  有时候这样会产生问题。因为用户空间操作设备的应用程序未必会感知设备号的变化。对于用户空间的程序,LANANA分配的设备号非常重要。因此,主/次设备号的改变必须通知这些应用程序。这被称为主/次设备号的动态分配,Udev完成了这项任务。

  Udev的目标

  运行在用户空间.

  创建永久性设备名, 将设备命名葱内核空间剥离,并且基于设备命名实现一些规则.

  在/dev中为存在于系统的设备动态创建设备节点,并且为之动态分配主/次设备号.

  提供用户空间的API,用于访问系统中的设备信息.

  安装Udev

  Udev是2.6内核中的缺省设备管理器。几乎所有的现代Linux发行版都会将Udev作为默认安装的一部分。你也可以从linux/utils/kernel/hotplug/">http://www.kernel.org/pub/linux/utils /kernel/hotplug/这里获取Udev。最新版本的Udev需要2.6.25的内核,并且开启了sysfs, procfs, signalfd, inotify, Unix domain sockets, networking和 hotplug的支持。

   CONFIG_HOTPLUG=yCONFIG_UEVENT_HELPER_PATH=”"CONFIG_NET=yCONFIG_UNIX=yCONFIG_SYSFS=yCONFIG_SYSFS_DEPRECATED*=nCONFIG_PROC_FS=yCONFIG_TMPFS=yCONFIG_TMPFS_POSIX_ACL=y CONFIG_INOTIFY=yCONFIG_SIGNALFD=y作为一个更加可靠的操作,内核必须不使用 CONFIG_SYSFS_DEPRECATED*选项。

  Udev依赖于proc和sys文件系统,并且它们必须挂载在/proc和/sys。

  Udev的工作

  Udev守护进程监听一个netlink套接字,这个套接字是内核用来与用户空间的应用程序进行通信的。当一个设备被加入或移出系统时,内核可能会 通过这个netlink套接字发送一大堆的数据。Udev守护进程截取所有这些数据并完成剩下的工作,也就是创建设备节点,加载模块,等等。

  内核设备事件管理

  启动初始化时, /dev目录使用tmpfs挂载.

  然后, Udev拷贝/lib/udev/devices 的静态设备节点到 /dev 目录.

  Udev守护进程开始运行,为所有连接到系统的设备收集来自内核的uevents.

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责任编辑:小草

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