UEVENT具体实现--udev实现原理,负责将kernel中的

作者: 操作系统  发布:2019-09-05

通过挂起不必要的设备、降低CPU的频率或者其它方法,可以减少能量的消耗,达到省电的目的。电源管理实际上是一个系统工程,从应用程序到内核框架,再到设备驱动和硬件设备,都要参与进来,才能达到电源管理的最优化。本文介绍一下ACPId服务的工作原理。

hal(hardware abstract lever)硬件抽象。 但是Linux的hal运行于用户空间作为一个daemon进程。监听一个socket接口。等待udev发来的通知。 udev为设备加载驱动,设备可用后,往往有udev的规则,让udev通知hald表示设备变动了。 hal作为一个硬件的数据库,记录了硬件的属性,当前硬件有哪些,他们的属性是什么,等等信息。 因而,用户态程序可以查询hald得到硬件的信息。也可以注册监听事件在hald上面。当监听的硬件事件发生时候,hald会通知他们。

PF_NETLINK应用实例NETLINK_KOBJECT_UEVENT具体实现--udev实现原理

1,查看运行的虚拟机

ACPId服务是AdvancedConfigurationandPowerInterface缩写,acpid中的d则代表daemon。Acpid是一个用户空间的服务进程,它充当Linux内核与应用程序之间通信的接口,负责将kernel中的电源管理事件转发给应用程序。

-----------摘录-----------

相对于linux来说,udev还是一个新事物。然而,尽管它03年才出现,尽管它很低调(J),但它无疑已经成为linux下不可或缺的组件了。udev是什么?它是如何实现的?最近研究Linux设备管理时,花了一些时间去研究udev的实现。 
   
  udev是什么?u 是指user space,dev是指device,udev是用户空间的设备驱动程序吗?最初我也这样认为,调试内核空间的程序要比调试用户空间的程序复杂得多,内核空间的程序的BUG所引起的后果也严重得多,device driver是内核空间中所占比较最大的代码,如果把这些device driver中硬件无关的代码,从内核空间移动到用户空间,自然是一个不错的想法。 
   
  但我的想法并不正确,udev的文档是这样说的, 
  1. dynamic replacement for /dev。作为devfs的替代者,传统的devfs不能动态分配major和minor的值,而major和minor非常有限,很快就会用完了。 udev能够像DHCP动态分配IP地址一样去动态分配major和minor。 
   
  2. device naming。提供设备命名持久化的机制。传统设备命名方式不具直观性,像/dev/hda1这样的名字肯定没有boot_disk这样的名字直观。udev能够像DNS解析域名一样去给设备指定一个有意义的名称。 
   
  3. API to access info about current system devices 。提供了一组易用的API去操作sysfs,避免重复实现同样的代码,这没有什么好说的。 
   
  我们知道,用户空间的程序与设备通信的方法,主要有以下几种方式, 
  1. 通过ioperm获取操作IO端口的权限,然后用inb/inw/ inl/ outb/outw/outl等函数,避开设备驱动程序,直接去操作IO端口。(没有用过) 
  2. 用ioctl函数去操作/dev目录下对应的设备,这是设备驱动程序提供的接口。像键盘、鼠标和触摸屏等输入设备一般都是这样做的。 
  3. 用write/read/mmap去操作/dev目录下对应的设备,这也是设备驱动程序提供的接口。像framebuffer等都是这样做的。 
   
  上面的方法在大多数情况下,都可以正常工作,但是对于热插拨(hotplug)的设备,比如像U盘,就有点困难了,因为你不知道:什么时候设备插上了,什么时候设备拔掉了。这就是所谓的hotplug问题了。 
   
  处理hotplug传统的方法是,在内核中执行一个称为hotplug的程序,相关参数通过环境变量传递过来,再由hotplug通知其它关注 hotplug事件的应用程序。这样做不但效率低下,而且感觉也不那么优雅。新的方法是采用NETLINK实现的,这是一种特殊类型的socket,专门用于内核空间与用户空间的异步通信。下面的这个简单的例子,可以监听来自内核hotplug的事件。

virsh list

ACPId服务与内核的通信方式:acpid用poll函数挂在/proc/acpi/event文件上。内核在drivers/acpi/event.c中实现了该文件的接口,一旦总线事件列表(acpi_bus_event_list)上有电源管理事件发生,内核就会唤醒挂在/proc/acpi/event上的acpid,acpid再从/proc/acpi/event中读取相应的事件。acpid与应用程序的通信方式有两种,
其一是通过本地socket,其文件名为/var/run/acpid.socket,应用程序只要连接到这个socket上,不用发送任何命令就可以接收到acpid转发的电源管理事件。
其二是通过配置文件。在acpid收到来自内核的电源管理事件时,根据配置文件中的规则执行指定的命令。

下面是hal在系统中的位置:

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2,查看所有的虚拟机(关闭和运行的虚拟机)

ACPId服务配置文件在/etc/acpi/events/目录下,
下面是一个示例:
event=button/power.*action=/sbin/shutdown-hnow
ACPId服务事件的格式为:
device_classbus_idtypedata。device_class和bus_id是字符串,type和data是十六制整数。在配置文件中可以使用通配符,来匹配指定的事件。

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#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <string.h>  
#include <ctype.h>  
#include <sys/un.h>  
#include <sys/ioctl.h>  
#include <sys/socket.h>  
#include <linux/types.h>  
#include <linux/netlink.h>  
#include <errno.h>  
#include <unistd.h>  
#include <arpa/inet.h>  
#include <netinet/in.h>  

#define UEVENT_BUFFER_SIZE 2048  

static int init_hotplug_sock()  
{  
  const int buffersize = 1024;  
  int ret;  

  struct sockaddr_nl snl;  
  bzero(&snl, sizeof(struct sockaddr_nl));  
  snl.nl_family = AF_NETLINK;  
  snl.nl_pid = getpid();  
  snl.nl_groups = 1;  

  int s = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, NETLINK_KOBJECT_UEVENT);  
  if (s == -1)   
  {  
  perror("socket");  
  return -1;  
  }  
  setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &buffersize, sizeof(buffersize));  

  ret = bind(s, (struct sockaddr *)&snl, sizeof(struct sockaddr_nl));  
  if (ret < 0)   
  {  
  perror("bind");  
  close(s);  
  return -1;  
  }  

  return s;  
}  

int main(int argc, char* argv[])  
{  
  int hotplug_sock = init_hotplug_sock();  

  while(1)  
  {  
  /* Netlink message buffer */  
  char buf[UEVENT_BUFFER_SIZE * 2] = {0};  
  recv(hotplug_sock, &buf, sizeof(buf), 0);  
printf("%sn", buf);  

  /* USB 设备的插拔会出现字符信息,通过比较不同的信息确定特定设备的插拔,在这添加比较代码 */

  }
  return 0;  
}

virsh list --all

出处:)

说明:

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3,连接虚拟机

...

1.实线箭头为主动调用,虚线箭头为事件上报。

   
  编译: 
  gcc -g hotplug.c -o hotplug_monitor 
   
  运行后插/拔U盘,可以看到:

virsh console 域名(虚拟机的名称)

2.udev通过NetLink注册内核的设备事件,当有设备插入/拔除时,udev就会收到通知,它会从事件中所带参数和sysfs中的信息,加载适当的驱动程序,创建dev下的结点,让设备处于可用的状态。

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4,退出虚拟机

3.udev只是一个框架,它的行为完全受它的规则所控制,这些规则存放在目录/etc/udev/rules.d/中,其中90-hal.rules是用来让udev把设备插入/拔除的事件通过socket socket:/org/freedesktop/hal/udev_event转发给HAL的。

  add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1 
  add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/usbdev2.2_ep00 
  add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0 
  add@/class/scsi_host/host2 
  add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/usbdev2.2_ep81 
  add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/usbdev2.2_ep02 
  add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/usbdev2.2_ep83 
  add@/class/usb_device/usbdev2.2 
  add@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/host2/target2:0:0/2:0:0:0 
  add@/class/scsi_disk/2:0:0:0 
  add@/block/sda 
  add@/block/sda/sda1 
  add@/class/scsi_device/2:0:0:0 
  add@/class/scsi_generic/sg0 
  remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/usbdev2.2_ep81 
  remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/usbdev2.2_ep02 
  remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/usbdev2.2_ep83 
  remove@/class/scsi_generic/sg0 
  remove@/class/scsi_device/2:0:0:0 
  remove@/class/scsi_disk/2:0:0:0 
  remove@/block/sda/sda1 
  remove@/block/sda 
  remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0/host2/target2:0:0/2:0:0:0 
  remove@/class/scsi_host/host2 
  remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/2-1:1.0 
  remove@/class/usb_device/usbdev2.2 
  remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1/usbdev2.2_ep00 
  remove@/devices/pci0000:00/0000:00:1d.1/usb2/2-1 

ctrl ]

4.HAL挂在socket:/org/freedesktop/hal/udev_event上等待事件,有事件发生时就调用函数hald_udev_data处理,它先从事件中取出主要参数,创建一个hotplug_event对象,把它放入事件队列中,然后调用hotplug_event_process_queue处理事件。

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5,关闭虚拟机

5.函数hotplug_event_begin负责具体事件的处理,它把全部事件分为四类,并分别处理hotplug_9159金沙官网,event_begin_sysfs处理普通设备事件,hotplug_event_begin_acpi处理ACPI事件,hotplug_event_begin_apm处理APM事件,hotplug_event_begin_pmu处理PMU事件。要注意的是,后三者的事件源并非源于udev,而是在device_reprobe时触发的(osspec_device_reprobe/hotplug_reprobe_tree/hotplug_reprobe_generate_add_events/acpi_generate_add_hotplug_event)。

  udev的主体部分在udevd.c文件中,它主要监控来自4个文件描述符的事件/消息,并做出处理: 
  1. 来自客户端的控制消息。这通常由udevcontrol命令通过地址为/org/kernel/udev/udevd的本地socket,向udevd发送的控制消息。其中消息类型有: 
  l UDEVD_CTRL_STOP_EXEC_QUEUE 停止处理消息队列。 
  l UDEVD_CTRL_START_EXEC_QUEUE 开始处理消息队列。 
  l UDEVD_CTRL_SET_LOG_LEVEL 设置LOG的级别。 
  l UDEVD_CTRL_SET_MAX_CHILDS 设置最大子进程数限制。好像没有用。 
  l UDEVD_CTRL_SET_MAX_CHILDS_RUNNING 设置最大运行子进程数限制(遍历proc目录下所有进程,根据session的值判断)。 
  l UDEVD_CTRL_RELOAD_RULES 重新加载配置文件。 
  2. 来自内核的hotplug事件。如果有事件来源于hotplug,它读取该事件,创建一个udevd_uevent_msg对象,记录当前的消息序列号,设置消息的状态为EVENT_QUEUED,然后并放入running_list和exec_list两个队列中,稍后再进行处理。 
  3. 来自signal handler中的事件。signal handler是异步执行的,即使有signal产生,主进程的select并不会唤醒,为了唤醒主进程的select,它建立了一个管道,在 signal handler中,向该管道写入长度为1个子节的数据,这样就可以唤醒主进程的select了。 
  4. 来自配置文件变化的事件。udev通过文件系统inotify功能,监控其配置文件目录/etc/udev/rules.d,一旦该目录中文件有变化,它就重新加载配置文件。 
   
  其中最主要的事件,当然是来自内核的hotplug事件,如何处理这些事件是udev的关键。udev本身并不知道如何处理这些事件,也没有必要知道,因为它只实现机制,而不实现策略。事件的处理是由配置文件决定的,这些配置文件即所谓的rule。 
   
  关于rule的编写方法可以参考《writing_udev_rules》,udev_rules.c实现了对规则的解析。 
   
  在规则中,可以让外部应用程序处理某个事件,这有两种方式,一种是直接执行命令,通常是让modprobe去加载驱动程序,或者让mount去加载分区。另外一种是通过本地socket发送消息给某个应用程序。 
   
  在udevd.c:udev_event_process函数中,我们可以看到,如果RUN参数以”socket:”开头则认为是发到socket,否则认为是执行指定的程序。 
   
  下面的规则是执行指定程序: 
  60-pcmcia.rules: RUN ="/sbin/modprobe pcmcia" 
   
  下面的规则是通过socket发送消息: 
  90-hal.rules:RUN ="socket:/org/freedesktop/hal/udev_event"

5.1    virsh shutdown 域名  

6.函数hotplug_event_begin_sysfs中,如果是插入设备,则创建一个设备对象,设置设备的属性,调用相关callouts,然后放入设备列表中,并触发signal让dbus通知相关应用程序。如果是拔除设备,则调用相关callouts,然后从设备列表中删除,并触发signal让dbus通知相关应用程序。

这个时候我在virsh list发现 test02这个虚拟机还是在运行的,并没有关闭。

7.应用程序可以主动调用HAL提供的DBUS接口函数,这些函数在libhal.h中有定义。应用程序也可以注册HAL的signal,当设备变化时,HAL通过DBUS上报事件给应用程序。

我们需要安装一个acpid的服务并启动它,什么是ACPI?

8.callout是HAL一种扩展方式,它在设备插入/拔除时执行。可以在设备信息文件中(/usr/share/hal目录)指定。

ACPI是Advanced Configuration and PowerInterface缩写,高级配置和电源管理接口。

9.addon也是HAL一种扩展方式,它与callout的不同之处在于addon往往是事件的触发者,而不是事件的消费者。HAL的事件源主要源于udev,而udev源于kernel的hotplug,然而有的设备如电源设备、磁盘设备和特殊按键等,它们并不产生hotplug事件。HAL就得不到通知,怎么办呢,addon就是用于支持新事件源的扩展方式。比如addon-acpi从/proc/acpi/event或者/var/run/acpid.socket收到事件,然后转发成HAL事件。addon-storage检测光盘或磁盘的状态,并设置设备的属性。addon-keyboard检测一些特殊按键,并触发相应事件。

acpid中的d则代表daemon。Acpid是一个用户空间的服务进程,它充当linux内核与应用程序之间通信的接口,负责将kernel中的电源管理事件转发给应用程序。

access-check/ci-tracker/ck-tracker负责权限的检查,里面提到的PolicyKit/ConsoleKit不是太熟悉,有时间再看看。

Acpid是一个用户空间的服务进程,它充当linux内核与应用程序之间通信的接口,负责将kernel中的电源管理事件转发给应用程序。

简单的说,HAL就是一个设备数据库,它管理当前系统中所有的设备,你可以以多种灵活的方式去查询这些设备,可以获取指定设备的特性,可以注册设备变化事件。

其实,说明了就是通过这个服务来执行电源关闭的动作,这也是为什么我们执行virsh shutdown 域名无法关机的原因。

Hal的功能:

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  1. 获取指定类型的设备列表。

  2. 获取/更改设备的属性值。

  3. 获取设备具有的能力描述。

  4. 设备插入/拔除时,通知相关应用程序。

  5. 设备属性或能力变化时,通知相关应用程序。

(子机安装acpid服务)yum install -y acpid

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/etc/init.d/acpid start

如果此时我没法进入子机安装acpi协议的话,那么就无法关掉该虚拟机,此时可以用下面这种方法。

5.2  virsh destroy 域名

这种方式的关闭,是一种删除的方式,只是在virsh list中删除了该虚拟机。

 

6,挂起虚拟机

virsh suspend 域名

 

7,恢复被挂起的虚拟机

virsh resume 域名

 

8,子机随宿主主机(母机)启动而启动

virsh autostart 域名

9,取消自动启动

virsh auotstart --disable 域名

10,彻底删除虚拟机

1, 删除虚拟机   virsh destroy 域名

2,解除标记     virsh undefine 域名

3,删除虚拟机文件  

 11,启动虚拟机并进入该虚拟机

virsh start 域名 --console

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