Linux内核(5)——从udev/mdev工作原理到亲手实现SD卡热插拔

本文主要是介绍Linux内核(5)——从udev/mdev工作原理到亲手实现SD卡热插拔，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1.基本概念

mknod命令：手动创建设备节点的命令
devfs：可以用于创建设备节点，创建设备节点的逻辑在内核空间（内核2.4版本之前使用）
udev：自动创建设备节点的机制，创建设备节点的逻辑在用户空间（从内核2.6版本一直使用至今）
mdev：是一种轻量级的udev机制，用于一些嵌入式操作系统中，是busybox中自带的一种udev机制

2.udev、mdev

udev\mdev都依赖来自内核的uevent，当设备加入或移除时，内核发送热插拔(hot-plug)事件，将详细的设备信息通过netlink套接字发送。用户层在收到套接字后根据自定义的规则文件进行处理，为连接上来的设备在/dev下产生设备文件。

2.1 udev/mdev工作机制

这个是在网上找到的一张图，比较形象，图上我做了更为详细的补充，和其他地方的版本有些区别。

1）内核态：执行class_create，在/sys/class下创建设备类目录
2）内核态：执行device_create，在/sys/devices/virtual下创建设备目录，填充struct device对象
3）内核态：执行devivce_add时，通过netlink发送uevent的OBJ_ADD事件，也就是hotplug事件
4）用户态：udev接收到uevent后，会监测/sys/class目录信息，如果产生新的目录或信息，udev会根据之前class_create及device_create时传递的信息，来在/dev/下创建节点
5）用户态：最后通过netlink发送热插拔通知到用户应用程序

2.2 mdev使用步骤

1）在启动脚本中开启热插拔
可以放在rcS文件中做

// 当有hotplug热插拔事件时，内核调用mdev
echo /bin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
// 扫描/sys/class 目录，以在/dev目录下创建设备文件
/bin/mdev -s

2）更改热插拔配置文件，监听想处理的事件
例如配置SD的自动挂载，/etc/mde.conf内容如下

mmcblk([0-9])p([0-9]+) 0:0 660 */sbin/automount.sh $MDEV X${ACTION}

3）实现事件对应的脚本
这里对应的是SD卡热插拔脚本

  #!/bin/shCONSOLE=/dev/ttyS0dev=$1mount_path=/mnt/sdif [ $ACTION == "add" ]; thenif [ ! -d $mount_path ]; thenecho "+++sd add: $dev+++" > ${CONSOLE}mkdir $mount_pathmount -t vfat /dev/$dev $mount_pathfielif [ $ACTION == "remove" ]; thenif [ -d $mount_path ]; thenecho "---sd remove: $dev---" > ${CONSOLE}umount $mount_pathfifi

3.netlink实现热插拔监控

netlink是Linux持有的一种特殊socket，采用异步通信机制，用于实现内核和用户空间通信，

上面提到的kobject_uevent，实际上就是调用 netlink_broadcast_filtered(uevent_sock, skb , 0, 1, GFP_KERNEL , kobj_bcast_filter, kobj)，完成数据的广播通信。

1）应用层监听热插拔事件


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <asm/types.h>
#include <sys/socket.h>  
#include <linux/netlink.h>void listenNetLinkEvent()
{int sockfd;struct sockaddr_nl sa;int len;char buf[4096];struct iovec iov;struct msghdr msg;int i;memset(&sa,0,sizeof(sa));sa.nl_family=AF_NETLINK;sa.nl_groups=NETLINK_KOBJECT_UEVENT;sa.nl_pid = 0;//getpid(); both is okmemset(&msg,0,sizeof(msg));iov.iov_base=(void *)buf;iov.iov_len=sizeof(buf);msg.msg_name=(void *)&sa;msg.msg_namelen=sizeof(sa);msg.msg_iov=&iov;msg.msg_iovlen=1;sockfd=socket(AF_NETLINK,SOCK_RAW,NETLINK_KOBJECT_UEVENT);if(sockfd==-1)printf("socket creating failed:%s\n",strerror(errno));if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&sa,sizeof(sa))==-1)printf("bind error:%s\n",strerror(errno));len=recvmsg(sockfd,&msg,0);if(len<0)printf("receive error\n");else if(len<32||len>sizeof(buf))printf("invalid message");for(i=0;i<len;i++)if(*(buf+i)=='\0')buf[i]='\n';printf("received %d bytes\n%s\n",len,buf);close(sockfd);
}int main(int argc,char **argv)
{listenNetLinkEvent();while (1) {sleep(1);}return 0;
}

2）编译并拷贝到板上执行

arm-linux-gnueabihf-g++ test.c -o test
scp test root@169.254.42.143:/tmp/
./test

3）插拔SD卡，得到热插拔信息

root@ATK-IMX6U:/tmp# ./testreceived 314 bytes
remove@/devices/platform/soc/2100000.aips-bus/2190000.usdhc/mmc_host/mmc0/mmc0:aaaa/block/mmcblk0/mmcblk0p1
ACTION=remove
DEVPATH=/devices/platform/soc/2100000.aips-bus/2190000.usdhc/mmc_host/mmc0/mmc0:aaaa/block/mmcblk0/mmcblk0p1
SUBSYSTEM=block
MAJOR=179
MINOR=33
DEVNAME=mmcblk0p1
DEVTYPE=partition
SEQNUM=1418received 249 bytes
add@/devices/platform/soc/2100[  685.940290] mmcblk0: mmc0:aaaa SC32G 29.7 GiB
000.aips-bus/2190000.usdhc/mmc_host/mmc0/mmc0:aaaa
ACTION=add
DEVPATH=/devices/platform/soc/210[  685.953591]  mmcblk0: p1
0000.aips-bus/2190000.usdhc/mmc_host/mmc0/mmc0:aaaa
SUBSYSTEM=mmc
MMC_TYPE=SD
MMC_NAME=SC32G
MODALIAS=mmc:block
SEQNUM=1422
JOR=179
MINOR=33
DEVNAME=mmcblk0p1
DEVTYPE=partition
SEQNUM=1418