mdev详解

一、概述mdev是busybox提供的一个工具，用在嵌入式系统中，相当于简化版的udev，作用是在系统启动和热插拔或动态加载驱动程序时，自动创建设备节点。文件系统中的/dev目录下的设备节点都是由mdev创建的。在加载驱动过程中，根据驱动程序，在/dev下自动创建设备节点。以下内容摘自busybox-1.23.1的mdev.txt文件：Mdev has two primary uses: initial population and dynamic updates.  Both require sysfs support in the kernel and have it mounted at /sys.  For dynamic updates, you also need to have hotplugging enabled in your kernel.Here's a typical code snippet from the init script: [0] mount -t proc proc /proc [1] mount -t sysfs sysfs /sys [2] echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug [3] mdev -sAlternatively, without procfs the above becomes: [1] mount -t sysfs sysfs /sys [2] sysctl -w kernel.hotplug=/sbin/mdev [3] mdev -sOf course, a more "full" setup would entail executing this before the previous code snippet: [4] mount -t tmpfs -o size=64k,mode=0755 tmpfs /dev [5] mkdir /dev/pts [6] mount -t devpts devpts /dev/ptsThe simple explanation here is that [1] you need to have /sys mounted before executing mdev.  Then you [2] instruct the kernel to execute /sbin/mdev whenever a device is added or removed so that the device node can be created or destroyed.  Then you [3] seed /dev with all the device nodes that were created while the system was booting.For the "full" setup, you want to [4] make sure /dev is a tmpfs filesystem (assuming you're running out of flash).  Then you want to [5] create the /dev/pts mount point and finally [6] mount the devpts filesystem on it.二、用法这篇博文所涉及到的用法很简单：1、在/etc/init.d/rcS脚本里有“mdev -s”解释：在系统启动时，通过执行“mdev -s”扫描/sys/class和/sys/block，在目录中查找dev文件。例如：/sys/class/tty/tty0/dev，它的内容为"4:0"，即主设备号是4，次设备号是0，dev的上一级目录为设备名，这里是tty0。/sys/class/下的每个文件夹都代表着一个子系统。2、在/etc/init.d/rcS脚本里有“echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug”，即是把/sbin/mdev写到/proc/sys/kernel/hotplug文件里解释：当有热插拔事件产生时，内核会调用/proc/sys/kernel/hotplug文件里指定的应用程序来处理热插拔事件根据mdev.txt的说明可知在使用mdev之前要满足下面的条件：mount -t proc proc /proc mount -t sysfs sysfs /sysmount -t tmpfs -o size=64k,mode=0755 tmpfs /dev mkdir /dev/pts mount -t devpts devpts /dev/pts说明：所有的设备都可以在/sys/class下找到，这个文件夹下的每一个文件夹下代表了一类设备，表示类设备的文件夹下也有文件夹，这些文件夹代表设备。如：/sys/class/test/test_dev/ ，test代表类，如net、tty、sound；test_dev代表某个设备，它的名字和/dev下的设备节点名字是一样的三、内核源码分析分析一下相关内核源码，看上面提到的功能是如何实现的。平时我们添加驱动时，如果想自动创建设备节点调用的函数是class_create和device_create。class_create是创建类设备，就是在/sys/class/创建一个文件夹，这个文件夹代表一类设备，这个文件夹里会包含device_create创建的设备，也是一个文件夹。下面就从device_create入手，看是怎么实现自动创建设备节点的。源码基于linux-2.6.30.4内核struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent,     dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)    dev = device_create_vargs(class, parent, devt, drvdata, fmt, vargs);        retval = device_register(dev);            return device_add(dev);                kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_ADD);                    return kobject_uevent_env(kobj, action, NULL);   // action = KOBJ_ADD                        const char *action_string = kobject_actions[action];    // action_string = "add"                        ……                        //把相关信息存到环境变量里，ACTION代表操作类型，DEVPATH为设备在class下存在的路径，SUBSYSTEM为class_create创建的设备类                        //ACTION=add ， DEVPATH=/class/test/test_dev , SUBSYSTEM=test                        retval = add_uevent_var(env, "ACTION=%s", action_string);                        if (retval)                            goto exit;                        retval = add_uevent_var(env, "DEVPATH=%s", devpath);                        if (retval)                            goto exit;                        retval = add_uevent_var(env, "SUBSYSTEM=%s", subsystem);                        if (retval)                            goto exit;                        ……                        if (uevent_helper[0]){                            argv [0] = uevent_helper;                            argv [1] = (char *)subsystem;                            argv [2] = NULL;                                                    //内核空间调用用户空间程序，调用的程序由argv [0] = uevent_helper指定                            retval = call_usermodehelper(argv[0], argv,                                   env->envp, UMH_WAIT_EXEC);              下面看看uevent_helper是谁定义如下：char uevent_helper[UEVENT_HELPER_PATH_LEN] = CONFIG_UEVENT_HELPER_PATH;去.config中查看：CONFIG_UEVENT_HELPER_PATH="/sbin/hotplug"但是去/sbin目录下查看，并没有hotplug这个文件，所以肯定不是这个文件起作用，于是在上面的if (uevent_helper[0])里加了一句调试信息，打印uevent_helper，内核启动相关打印信息如下：uevent_helper is /sbin/hotplug uevent_helper is /sbin/hotplug s3c2410-rtc s3c2410-rtc: setting system clock to 2015-04-30 08:12:15 UTC (1430381535)yaffs: dev is 32505858 name is "mtdblock2"yaffs: passed flags ""yaffs: Attempting MTD mount on 31.2, "mtdblock2"yaffs: auto selecting yaffs2block 646 is badyaffs_read_super: isCheckpointed 0VFS: Mounted root (yaffs filesystem) on device 31:2.Freeing init memory: 240KStart Qtopia-2.2.0uevent_helper is /sbin/mdev uevent_helper is /sbin/mdev 看到没，刚开始确实是/sbin/hotplug，但后来就变成了/sbin/mdev。很据上面信息，我们知道是在文件系统启动的过程中发生改变的。文件系统启动过程中，改变mdev的只有“echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug”，也确实是这个导致了uevent_helper的改变。涉及到的数据在/kernel/sysctl.c下#if defined(CONFIG_HOTPLUG) && defined(CONFIG_NET) { .ctl_name= KERN_HOTPLUG, .procname= "hotplug", .data= &uevent_helper, .maxlen= UEVENT_HELPER_PATH_LEN, .mode= 0644, .proc_handler= &proc_dostring, .strategy= &sysctl_string, },#endif至于为什么“echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug”能改变uevent_helper就是proc虚拟文件系统的内容了，这里不讨论。其实设置mdev有三种方法，总结如下：1、编译内核的时候直接配置CONFIG_UEVENT_HELPER_PATH，并且在之后的启动中不去修改uevent_helper，那么uevent_helper代表的程序就是CONFIG_UEVENT_HELPER_PATH指定的程序2、不管CONFIG_UEVENT_HELPER_PATH配置与否或如何设置，通过echo /sbin/mdev > /sys/kernel/uevent_helper修改uevent_helper的内容，这个指令将会调用内核函数uevent_helper_store。过程涉及sysfs虚拟文件系统的内容，这里不讨论。改变之后，/proc/sys/kernel/hotplug里的内容也会立即发生改变3、不管CONFIG_UEVENT_HELPER_PATH配置与否或如何设置，通过echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug修改uevent_helper的内容.它的修改也会导致/sys/kernel/uevent_helper里的内容立即改变对于上述的2、3两种方法，都是通过用户层的接口直接uevent_helper，所以谁在后面谁起作用三、busybox源码分析内核源码的最后是调用uevent_helper指定的用户程序，这个用户程序通常是mdev，那么mdev如何做的呢，来看一下busybox的源码。源码基于busybox-1.23.1int mdev_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)    xchdir("/dev");  // 先把目录改变到/dev下        if (argv[1] && strcmp(argv[1], "-s") == 0) {  // 在文件系统启动的时候会调用 mdev -s，创建所有驱动设备节点        putenv((char*)"ACTION=add"); // mdev -s 的动作是创建设备节点，所以为add            if (access("/sys/class/block", F_OK) != 0) { // 当/sys/class/block目录不存在时，才扫描/sys/block      /* Scan obsolete /sys/block only if /sys/class/block       * doesn't exist. Otherwise we'll have dupes.       * Also, do not complain if it doesn't exist.       * Some people configure kernel to have no blockdevs.       */      recursive_action("/sys/block",      ACTION_RECURSE | ACTION_FOLLOWLINKS | ACTION_QUIET,      fileAction, dirAction, temp, 0);    }        /*      * 这个函数是递归函数，它会扫描/sys/class目录下的所有文件，如果发现dev文件，将按照     * /etc/mdev.conf文件进行相应的配置。如果没有配置文件，那么直接创建设备节点      * 最终调用的创建函数是 make_device     */    recursive_action("/sys/class",        ACTION_RECURSE | ACTION_FOLLOWLINKS,    fileAction, dirAction, temp, 0);        }        else{        // 获得环境变量，环境变量是内核在调用mdev之前设置的        env_devname = getenv("DEVNAME"); /* can be NULL */    G.subsystem = getenv("SUBSYSTEM");    action = getenv("ACTION");    env_devpath = getenv("DEVPATH");            snprintf(temp, PATH_MAX, "/sys%s", env_devpath);            make_device(env_devname, temp, op);    }    由以上代码分析可知，无论对于何种操作，最后都是调用make_device来创建节点，看一下这个函数static void make_device(char *device_name, char *path, int operation)    int major, minor, type, len;    char *path_end = path + strlen(path);  //path_end指定path结尾处    major = -1;    if (operation == OP_add) {        strcpy(path_end, "/dev");  // 往path结尾处拷贝“/dev”，这时path=/sys/class/test/test_dev/dev        len = open_read_close(path, path_end + 1, SCRATCH_SIZE - 1); // 打开并读取/sys/class/test/test_dev/dev        *path_end = '\0';        if (len            if (!ENABLE_FEATURE_MDEV_EXEC)                return;        } else if (sscanf(path_end + 1, "%u:%u", &major, &minor) == 2) { //从/sys/class/test/test_dev/dev获得主次设备号            dbg1("dev %u,%u", major, minor);        } else {            major = -1;        }    }        if (operation == OP_add && major >= 0) // 如果是add，即创建节点        mknod(node_name, rule->mode | type, makedev(major, minor)) // 最终用mknod函数在/dev下创建设备节点            if (operation == OP_remove && major >= -1)  // 如果是remove，即删除节点        unlink(node_name); 创建节点最后无非还是调用mknod，当然在class_create和device_create自动创建设备节点时，也会在/sys/class下自动创建和删除相关设备类和设备，这是sysfs的驱动内容，这里不讲