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Linux基础篇之udev:设备管理器

1 udev简介

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udev 是Linux2.6 内核里的一个功能,它替代了原来的devfs,成为当前Linux 默认的设备管理工具。udev以守护进程的形式运行,通过侦听内核发出来的uevent 来管理/dev目录下的设备文件。不像之前的设备管理工具,udev在用户空间(user space) 运行,而不在内核空间(kernel space) 运行。

 

2 udev的优势

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2.1 动态管理

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当设备添加/ 删除时,udev的守护进程侦听来自内核的uevent,以此添加或者删除/dev下的设备文件,所以udev 只为已经连接的设备产生设备文件,而不会在/dev下产生大量虚无的设备文件。

2.2 自定义命名规则

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通过Linux 默认的规则文件,udev在/dev/ 里为所有的设备定义了内核设备名称,比如/dev/sda、/dev/hda、/dev/fd等等。由于udev 是在用户空间(user space) 运行,Linux用户可以通过自定义的规则文件,灵活地产生标识性强的设备文件名,比如/dev/boot_disk、/dev/root_disk、/dev/color_printer等等。

2.3 设定设备的权限和所有者/ 组

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udev可以按一定的条件来设置设备文件的权限和设备文件所有者/ 组。在不同的udev 版本中,实现的方法不同。

2.4 下面的流程图显示udev 添加/ 删除设备文件的过程。

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Linux基础篇之udev:设备管理器 

ps:
1.设备文件:由于本文以较通俗的方式讲解udev,所以设备文件是泛指在/dev/下,可被应用程序用来和设备驱动交互的文件。而不会特别地区分设备文件、设备节点或者设备特殊文件。

2.sysfs:sysfs是Linux 2.6 内核里的一个虚拟文件系统(/sys)。它把设备和驱动的信息从内核的设备模块导出到用户空间(userspace)。从该文件系统中,Linux用户可以获取很多设备的属性。

3.devpath:本文的devpath是指一个设备在sysfs文件系统(/sys)下的相对路径,该路径包含了该设备的属性文件。udev里的多数命令都是针对devpath操作的。例如:sda的devpath是/block/sda,sda2的devpath是/block/sda/sda2。

4.内核设备名称:设备在sysfs里的名称,是udev 默认使用的设备文件名。

3 配置和使用udev(CentOS6.5)

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3.1 检查udev在CentOS6.5中的版本和运行情况

 

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[root@rango~]# rpm -qa | grep -i udev

udev-147-2.51.el6.i686
libudev-147-2.51.el6.i686
libgudev1-147-2.51.el6.i686
system-config-printer-udev-1.1.16-23.el6.i686

 

[root@rango~]# ps -ef | grep -i udev
root      500    1  0 09:28 ?        00:00:00 /sbin/udevd -d
root    3658  500  0 09:28 ?        00:00:00 /sbin/udevd -d
root    3869  500  0 09:28 ?        00:00:00 /sbin/udevd -d

3.2 udev的配置文件

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[root@rango~]# cat /etc/udev/udev.conf
#The initial syslog(3) priority: “err”, “info”,”debug” or its
#numerical equivalent. For runtime debugging, the daemons internal
#state can be changed with: “udevadm control–log-priority=<value>”.
udev_log=”err”
udev_log:syslog记录日志的级别,默认值是err。如果改为info或者debug的话,会有冗长的udev日志被记录下来。
实际上在CentOS 里,除了配置文件里列出的参数udev_log外,Linux用户还可以修改参数udev_root和udev_rules,只不过这2 个参数是不建议修改的,所以没显示在udev.conf 里。syslog默认会记录udev 的日志,Linux用户只能修改日志的级别(err、info、degub等);设备的权限不能在udev.conf 里设定,而是要在规则文件(*.rules) 里设定。

3.3 通过udev设定设备文件的权限

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在CentOS 6.5 的udev,已经没有权限文件,所有的权限都是通过规则文件(*.rules)来设置,在下面的规则文件配置过程会介绍到。

3.4 udev的规则和规则文件

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规则文件是udev里最重要的部分,默认是存放在/etc/udev/rules.d/下。所有的规则文件必须以“.rules”为后缀名。CentOS有默认的规则文件,这些默认规则文件不仅为设备产生内核设备名称,还会产生标识性强的符号链接。例如:
[root@rango~]# ls /dev/disk/by-uuid/
0E29-04AB        624d6d56-8613-4a27-ad6a-50eab26868a9
0F15181B0F15181B 9017-7DE0
1C58125758122FCE f139256a-b396-48e5-ba9c-6c13f4f8923b
281892191891E5DA
但这些链接名较长,不易调用,所以通常需要自定义规则文件,以此产生易用且标识性强的设备文件或符号链接。
udev按照规则文件名的字母顺序来查询全部规则文件,然后为匹配规则的设备管理其设备文件或文件链接。虽然udev不会因为一个设备匹配了一条规则而停止解析后面的规则文件,但是解析的顺序仍然很重要。通常情况下,建议让自己想要的规则文件最先被解析。比如,创建一个名为 /etc/udev/rules.d/10-myrule.rules的文件,并把你的规则写入该文件,这样udev就会在解析系统默认的规则文件之前解析到你的文件。
在规则文件里,除了以“#”开头的行(注释),所有的非空行都被视为一条规则,但是一条规则不能扩展到多行。规则都是由多个键值对(key-valuepairs)组成,并由逗号隔开,键值对可以分为条件匹配键值对(以下简称“匹配键”)和赋值键值对(以下简称“赋值键”),一条规则可以有多条匹配键和多条赋值键。匹配键是匹配一个设备属性的所有条件,当一个设备的属性匹配了该规则里所有的匹配键,就认为这条规则生效,然后按照赋值键的内容,执行该规则的赋值。下面是一个简单的规则:
KERNEL==”sda”,NAME=”my_root_disk”, MODE=”0660″
KERNEL是匹配键,NAME和MODE是赋值键。这条规则的意思是:如果有一个设备的内核设备名称为sda,则该条件生效,执行后面的赋值:在/dev下产生一个名为my_root_disk的设备文件,并把设备文件的权限设为0660。
仅当操作符是“==”或者“!=”时,其为匹配键;若为其他操作符时,都是赋值键。

udev规则的所有操作符

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“==”:比较键、值,若等于,则该条件满足;
“!=”:比较键、值,若不等于,则该条件满足;
“=”:对一个键赋值;
“+=”:为一个表示多个条目的键赋值。
“:=”:对一个键赋值,并拒绝之后所有对该键的改动。目的是防止后面的规则文件对该键赋值。

udev规则的匹配键

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ACTION:事件 (uevent)的行为,例如:add(添加设备)、remove(删除设备)。
KERNEL:内核设备名称,例如:sda, cdrom。
DEVPATH:设备的devpath 路径。
SUBSYSTEM:设备的子系统名称,例如:sda 的子系统为block。
BUS:设备在 devpath 里的总线名称,例如:usb。
DRIVER:设备在 devpath 里的设备驱动名称,例如:ide-cdrom。
ID:设备在 devpath 里的识别号。
SYSFS{filename}:设备的 devpath 路径下,设备的属性文件“filename”里的内容。
例如:SYSFS{model}==“ST936701SS”表示:如果设备的型号为ST936701SS,则该设备匹配该匹配键。
在一条规则中,可以设定最多五条SYSFS 的匹配键。
ENV{key}:环境变量。在一条规则中,可以设定最多五条环境变量的匹配键。
PROGRAM:调用外部命令。
RESULT:外部命令 PROGRAM 的返回结果。例如:
 PROGRAM==”/lib/udev/scsi_id -g -s $devpath”, RESULT==”35000c50000a7ef67″调用外部命令/lib/udev/scsi_id查询设备的SCSI ID,如果返回结果为35000c50000a7ef67,则该设备匹配该匹配键。

udev 的重要赋值键

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NAME:在/dev下产生的设备文件名。只有第一次对某个设备的NAME 的赋值行为生效,之后匹配的规则再对该设备的NAME 赋值行为将被忽略。如果没有任何规则对设备的NAME 赋值,udev将使用内核设备名称来产生设备文件。
SYMLINK:为/dev/下的设备文件产生符号链接。由于udev 只能为某个设备产生一个设备文件,所以为了不覆盖系统默认的udev 规则所产生的文件,推荐使用符号链接。
OWNER, GROUP, MODE:为设备设定权限。
ENV{key}:导入一个环境变量。
udev 的值和可调用的替换操作符:
在键值对中的键和操作符都介绍完了,最后是值(value)。Linux用户可以随意地定制udev 规则文件的值。例如:my_root_disk,my_printer。同时也可以引用下面的替换操作符:
$kernel, %k:设备的内核设备名称,例如:sda、cdrom。
$number, %n:设备的内核号码,例如:sda3的内核号码是3。
$devpath, %p:设备的devpath路径。
$id, %b:设备在devpath里的ID 号。
$sysfs{file}, %s{file}:设备的sysfs里file 的内容。其实就是设备的属性值。
例如:$sysfs{size}表示该设备( 磁盘) 的大小。
$env{key}, %E{key}:一个环境变量的值。
$major, %M:设备的major 号。
$minor %m:设备的minor 号。
$result, %c:PROGRAM返回的结果。
$parent, %P:父设备的设备文件名。
$root, %r:udev_root的值,默认是/dev/。
$tempnode, %N:临时设备名。
%%:符号% 本身。
$$:符号$ 本身。
 KERNEL==”sd*”, PROGRAM=”/lib/udev/scsi_id -g -s %p”, \ RESULT==”35000c50000a7ef67″, SYMLINK=”%k_%c”该规则的执行:如果有一个内核设备名称以sd 开头,且SCSI ID 为35000c50000a7ef67,则为设备文件产生一个符号链接“sda_35000c50000a7ef67”.

4 制定udev 规则和查询设备信息的实例

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4.1 查找设备的信息(属性)来制定udev规则

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当我们为指定的设备设定规则时,首先需要知道该设备的属性,比如设备的序列号、磁盘大小、厂商ID、设备路径等等。通常我们可以通过以下的方法获得:
查询sysfs文件系统:
前面介绍过,sysfs里包含了很多设备和驱动的信息。
例如:设备sda 的SYSFS{size} 可以通过cat/sys/block/sda/size得到;SYSFS{model}信息可以通过cat/sys/block/sda/device/model得到。
udevadm info命令:(CentOS5.3为udevinfo命令)
udevadm info 可以查询udev 数据库里的设备信息。例如:用udevadm info 查询设备sda 的model 和size 信息:
[root@rango ~]# udevadm info -a -p /sys/block/sda | egrep”model|size”
  ATTR{size}==”976773168″
  ATTRS{model}==”ST500DM002-1BD14

4.2 udev的简单规则

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产生网卡设备文件的规则

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 SUBSYSTEM==”net”, SYSFS{address}==”AA:BB:CC:DD:EE:FF”, NAME=”public_NIC”该规则表示:如果存在设备的子系统为net,并且地址(MAC address) 为“AA:BB:CC:DD:EE:FF”,为该设备产生一个名为public_NIC 的设备文件。
为指定大小的磁盘产生符号链接的规则

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SUBSYSTEM==”block”, SYSFS{size}==”71096640″, SYMLINK =”my_disk”该规则表示:如果存在设备的子系统为block,并且大小为71096640(block),则为该设备的设备文件名产生一个名为my_disk 的符号链接。
通过外部命令为指定序列号的磁盘产生设备文件的规则

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 KERNEL==”sd*[0-9]”, PROGRAM==”/lib/udev/scsi_id -g -s %p”, \ RESULT==”35000c50000a7ef67″, NAME +=”root_disk%n”该规则表示:如果存在设备的内核设备名称是以 sd 开头( 磁盘设备),以数字结尾( 磁盘分区),并且通过外部命令查询该设备的SCSI_ID 号为“35000c50000a7ef67”,则产生一个以root_disk开头,内核号码结尾的设备文件,并替换原来的设备文件(如果存在的话)。例如:产生设备名/dev/root_disk2,替换原来的设备名/dev/sda2。
运用这条规则,可以在/etc/fstab里保持系统分区名称的一致性,而不会受驱动加载顺序或者磁盘标签被破坏的影响,导致操作系统启动时找不到系统分区。

4.3 其他常用的udev命令

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udevadm test(udevadm的子命令):针对一个设备,在不需要uevent 触发的情况下模拟一次udev的运行,并输出查询规则文件的过程、所执行的行为、规则文件的执行结果。
Simulate a udev event run for the given device, and print debugoutput

start_udev:start_dev命令重启udev守护进程,并对所有的设备重新查询规则目录下所有的规则文件,然后执行所匹配的规则里的行为。通常使用该命令让新的规则文件立即生效:
[root@rango ~]# start_udev
Starting udev:                                            [  OK ]
start_udev一般没有标准输出,所有的udev 相关信息都按照配置文件(udev.conf)的参数设置,由syslog记录。

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