mknod利用udev、sys動態創建linux設備結點

2009-09-02 21:50

在Linux 2.6內核中，devfs被認爲是過時的方法，並最終被拋棄，udev取代了它。Devfs的一個很重要的特點就是可以動態創建設備結點。那我們現在如何通過udev和sys文件系統動態創建設備結點呢？
用udev在/dev/下動態生成設備文件，這樣用戶就不用手工調用mknod了。

利用的kernel API：
    class_create        :    創建class
    class_destroy        :    銷燬class
    class_device_create    :    創建device
    class_device_destroy    :    銷燬device

注意，這些API是2.6.13開始有的，在2.6.13之前，應當使用
class_simple_create
class_simple_destroy
class_simple_device_add
class_simple_device_remove
這一系列，也就是ldd3第14章描述的。詳見:

https:/ n.net/Articles/128644/
Output:
===========================================
[root@localhost dynamic_dev_node]# insmod ./dummy_dev.ko
[root@localhost dynamic_dev_node]# file /dev/dummy_dev0
/dev/dummy_dev0: character special (250/0)
[root@localhost dynamic_dev_node]# rmmod dummy_dev.ko
[root@localhost dynamic_dev_node]# file /dev/dummy_dev0
/dev/dummy_dev0: ERROR: cannot open `/dev/dummy_dev0' (No such file or directory)

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux pes.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/ioctl.h>
#include <linux ev.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux st.h>
#include <linux/pci.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/atomic.h>
#include <asm/unistd.h>

#define THIS_DESCRIPTION "\
This module is a dummy device driver, it register\n\
\t\ta char device, and utilize udev to create/destroy \n\
\t\tdevice node under /dev/ dynamicallly."

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("albcamus <[email protected]>");
MODULE_DESCRIPTION(THIS_DESCRIPTION);

#define DUMMY_MAJOR 250
#define DUMMY_MINOR 0
#define DUMMY_NAME "dummy_dev"

/**
* the open routine of 'dummy_dev'
*/
static int dummy_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("Open OK\n");
    return 0;
}
/**
* the write routine of 'dummy_dev'
*/
static ssize_t dummy_write(struct file *filp, const char *bp, size_t count, loff_t *ppos)
{
    printk("Don't Write!\n");
    return 0;
}
/**
* the read routine of 'dummy_dev'
*/
static ssize_t dummy_read(struct file *filp, char *bp, size_t count, loff_t *ppos)
{
    return 0;
}
/**
* the ioctl routine of 'dummy_dev'
*/
static int dummy_ioctl(struct inode *inode, struct file *filep,
            unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    return 0;
}

/**
* file_operations of 'dummy_dev'
*/
static struct file_operations dummy_dev_ops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = dummy_open,
    .read = dummy_read,
    .write = dummy_write,
    .ioctl = dummy_ioctl,
};

/**
* struct cdev of 'dummy_dev'
*/
struct cdev *my_cdev;
struct class *my_class;

static int __init my_init(void)
{
int err, devno = MKDEV(DUMMY_MAJOR, DUMMY_MINOR);

    /* register the 'dummy_dev' char device */
    my_cdev = cdev_alloc();
    cdev_init(my_cdev, &dummy_dev_ops);
    my_cdev->owner = THIS_MODULE;
    err = cdev_add(my_cdev, devno, 1);
    if (err != 0)
        printk("dummy pci device register failed!\n");
    /* creating your own class */
    my_class = class_create(THIS_MODULE, "dummy_class");
    if(IS_ERR(my_class)) {
        printk("Err: failed in creating class.\n");
        return -1;
    }
    /* register your own device in sysfs, and this will cause udevd to create corresponding device node */
    class_device_create(my_class, NULL, MKDEV(DUMMY_MAJOR, DUMMY_MINOR), NULL, DUMMY_NAME "%d", DUMMY_MINOR );

    return 0;
}
static void __exit my_fini(void)
{
    printk("bye\n");
    cdev_del(my_cdev);
    / ree(my_cdev); no use. because that cdev_del() will call kfree if neccessary.

class_device_destroy(my_class, MKDEV(DUMMY_MAJOR, DUMMY_MINOR));
class_destroy(my_class);
}

module_init(my_init);
module_exit(my_fini);

原來2.6.15中的函數：
class_device_create（）；
class_device_destroy（）；
在2.6.27中變爲：
device_create（）
device_destroy（）
第一、什麼是udev？
這篇文章UDEV Primer給我們娓娓道來，花點時間預習一下是值得的。當然，不知道udev是什麼也沒關係，
把它當個助記符好了，有了下面的上路指南，可以節省很多時間。我們只需要樹立一個信念：udev很簡單！
嵌入式的udev應用尤其簡單。
第二、爲什麼udev要取代devfs？
這是生產關係適應生產力的需要，udev好，devfs壞，用好的不用壞的。
udev是硬件平臺無關的，屬於user space的進程，它脫離驅動層的關聯而建立在操作系統之上，基於這種設
計實現，我們可以隨時修改及刪除/dev下的設備文件名稱和指向，隨心所欲地按照我們的願望安排和管理設
備文件系統，而完成如此靈活的功能只需要簡單地修改udev的配置文件即可，無需重新啓動操作系統。udev
已經使得我們對設備的管理如探囊取物般輕鬆自如。
第三、如何得到udev？
udev的主頁在這裏：http://www.kernel.org/pub/linux/utils/kernel/hotplug/udev.html
我們按照下面的步驟來生成udev的工具程序，以arm-linux爲例：
1、wget http://www.us.kernel.org/pub/linux/utils/kernel/hotplug/udev-100.tar.bz2
2、tar xjf udev-100.tar.bz2
3、cd udev-100 編輯Makefile，查找CROSS_COMPILE，修改CROSS_COMPILE ?= arm-linux-
4、make
沒有什麼意外的話當前目錄下生成udev,udevcontrol,udevd,udevinfo,udevmonitor,udevsettle,udevstart,
udevtest,udevtrigger九個工具程序，在嵌入式系統裏，我們只需要udevd和udevstart就能使udev工作得很好，
其他工具則幫助我們完成udev的信息察看、事件捕捉或者更高級的操作。
另外一個方法是直接使用debian提供的已編譯好的二進制包，美中不足的是版本老了一些。
1、wget http://ftp.us.debian.org/debian/pool/main/u/udev/udev_0.056-3_arm.deb
2、ar -xf udev_0.056-3_arm.deb
3、tar xzf data.tar.gz
在sbin目錄裏就有我們需要的udevd和udevstart工具程序。
建議大家採用第一種方式生成的udevd和udevstart。爲什麼要用最新udev呢？新的強，舊的弱，用強的不用弱的。
第四、如何配置udev？
首先，udev需要內核sysfs和tmpfs的支持，sysfs爲udev提供設備入口和uevent通道，tmpfs爲udev設備文件提供存放空間，也就是說，在上電之前系統上是沒有足夠的設備文件可用的，我們需要一些技巧讓kernel先引導起來。
由於在kernel啓動未完成以前我們的設備文件不可用，如果使用mtd設備作爲rootfs的掛載點，這個時候/dev/mtdblock這個設備目錄是不存在的，我們無法讓kernel通過/dev/mtdblock/X這樣的設備找到rootfs，kernel只好停在那裏驚慌。這個問題我們可以通過給kernel傳遞設備號的方式來解決，在linux系統中，mtdblock的主設備號是31，part號從0開始，那麼以前的/dev/mtdblock/3就等同於31:03，以次類推，所以我們只需要修改bootloader傳給kernel的cmd line參數，使root=31:03，就可以讓kernel在udevd未起來之前成功的找到rootfs。
另外一種方法就是給kernel傳遞未經歸類的設備文件名，在udev未創建之前，所有的設備實際上已經通過sysfs建立，mtdblockX的位置相對於/sys/block/mtdblockX/dev，這個文件裏存放着mtdblockX的設備號，形式與上一種方式相同。這時由於沒有相應的udev規則，所有的設備都被隱含地映射到/dev目錄下，mtdblockX對應於/dev/mtdbockX，這樣我們給kernel傳遞root=/dev/mtdblock3，kernel發現/dev沒有被建立，就自動從映射表裏查找對應關係，最後取出/sys/block/mtdblockX/dev裏的設備號，完成rootfs的掛載。

其次，需要做的工作就是重新生成rootfs，把udevd和udevstart複製到/sbin目錄。然後我們需要在/etc/下爲udev建立設備規則，這可以說是udev最爲複雜的一步。這篇文章提供了最完整的指導：Writing udev rules文中描述的複雜規則我們可以暫時不用去理會，上路指南將帶領我們輕鬆穿過這片迷霧。這裏提供一個由簡入繁的方法，對於嵌入式系統，這樣做可以一勞永逸。
1、在前面用到的udev-100目錄裏，有一個etc目錄，裏面放着的udev目錄包含了udev設備規則的詳細樣例文本。爲了簡單而又簡潔，我們只需要用到etc/udev/udev.conf這個文件，在我們的rootfs/etc下建立一個udev目錄，把它複製過去，這個文件很簡單，除了註釋只有一行，是用來配置日誌信息的，嵌入式系統也許用不上日誌，但是udevd需要檢查這個文件。
2、在rootfs/etc/udev下建立一個rules.d目錄，生成一個空的配置文件touch etc/udev/rules.d/udev.conf。然後
我們來編輯這個文件並向它寫入以下配置項：
###############################################
# vc devices
KERNEL=="tty[0-9]*", NAME="vc/%n"
# block devices
KERNEL=="loop[0-9]*", NAME="loop/%n"
# mtd devices
KERNEL=="mtd[0-9]*", NAME="mtd/%n"
KERNEL=="mtdblock*", NAME="mtdblock/%n"
# input devices
KERNEL=="mice" NAME="input/%k"
KERNEL=="mouse[0-9]*", NAME="input/%k"
KERNEL=="ts[0-9]*", NAME="input/%k"
KERNEL=="event[0-9]*", NAME="input/%k"
# misc devices
KERNEL=="apm_bios", NAME="misc/%k"
KERNEL=="rtc", NAME="misc/%k"
################################################
保存它，我們的設備文件系統基本上就可以了，udevd和udevstart會自動分析這個文件。
3、爲了使udevd在kernel起來後能夠自動運行，我們在rootfs/etc/init.d/rcS中增加以下幾行：
##################################
/bin/mount -t tmpfs tmpfs /dev
echo "Starting udevd..."
/sbin/udevd --daemon
/sbin/udevstart
##################################
4、重新生成rootfs，燒寫到flash指定的rootfs part中。
5、如果需要動態改變設備規則，可以把etc/udev放到jffs或yaffs part，以備修改，根據需求而定，可以隨時擴充udev.conf中的配置項。

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