+ 9.3. Взаимодействие с устройствами и модулями +

+ В Глава 8, + мы установили демон udev во время сборки udev . Прежде чем мы углубимся в детали того, как + работает udev, необходимо кратко рассказать о предыдущих методах + взаимодействия с устройствами. +

+ Системы Linux традиционно использовали метод статического создания + устройств, при котором огромное количество узлов устройств(иногда + буквально тысячи узлов) создавалось в /dev, независимо от того, существовали ли + соответствующие аппаратные устройства на самом деле. Обычно это + делалось с помощью скрипта MAKEDEV, который содержал ряд + вызовов команды mknod с + соответствующими основными и второстепенными номерами устройств, для + всех возможных вариантов, которые только могут существовать в мире. +

+ Используя метод udev, узлы устройств создаются только для тех + устройств, которые обнаружены ядром. Эти узлы устройств создаются + каждый раз при загрузке системы; они хранятся в файловой системе + devtmpfs (виртуальная файловая + система, которая полностью находится в оперативной памяти). Узлы не + занимают много места в памяти и их общий размер незначителен. +

+ 9.3.1. История +

+ В феврале 2000 года, новая файловая система devfs была принята в ветку ядра 2.3.46 и была + доступна на протяжении выпуска стабильных релизов ветки 2.4. Хотя + она и присутствовала в ядре, такой способ динамического создания + устройств никогда не получал поддержки от разработчиков ядра. +

+ Основная проблема с подходом, принятым devfs была связана с обработкой обнаружения, + создания и назначения имен устройствам. Проблема связанная с + именованием узлов была самой важной. Общепринято, что если имена + устройств можно настраивать, политика именования устройств должна + выбираться системными администраторами, а не навязываться + разработчиками. Файловая система devfs также страдала от состояния гонки, + присущего её архитектуре; оно не могло быть исправлено без + существенной переработки ядра. devfs долгое время была помечена как устаревшая + и, наконец, была удалена из ядра в июне 2006 года. +

+ При разработке нестабильной ветки ядра 2.5, позднее, выпущенной как + стабильный релиз 2.6, появилась новая виртуальная файловая система + sysfs. Задача этой файловой системы + заключалась в предоставление информации о конфигурации оборудования + системы процессам пользовательского пространства. С помощью этого + представления, видимого в пользовательском пространстве, стало + возможным разработать замену пользовательского пространства для + devfs. +

+ 9.3.2. Реализация Udev +

+ 9.3.2.1. Sysfs +

+ Краткое описание файловой системы sysfs было представлено выше. Можно задаться + вопросом, как sysfs получает + информацию об устройствах в системе, и о том, какие номера + устройств должны использоваться для них. Драйверы, + скомпилированные в ядро, регистрируют свои объекты в sysfs (внутри devtmpfs), по мере обнаружения ядром. Для + драйверов, которые скомпилированы в виде модулей, регистрация + происходит при его загрузке. После монтирования файловой системы + sysfs (в каталог /sys), данные, зарегистрированные драйверами, в + sysfs, станут доступны для + пользовательского пространства и udevd для обработки (включая + модификацию узлов устройств). +

+ 9.3.2.2. Создание узла + устройства +

+ Файлы устройств создаются ядром в файловой системе devtmpfs. Любой драйвер, которому необходимо + зарегистрировать узел устройства, будет использовать для этого + devtmpfs (через системный драйвер + ядра). Когда экземпляр devtmpfs + монтируется в каталог /dev, узел + устройства будет доступен в пользовательском пространстве с + фиксированным именем, разрешениями и владельцем. +

+ Через некоторое время, ядро отправит uevent в udevd. На основе правил, + которые указанны в файлах в каталогах /etc/udev/rules.d, /lib/udev/rules.d, и /run/udev/rules.d, udevd создаст дополнительные + символические ссылки на узлы устройств, или сменит разрешения, + владельца или группу, или изменит запись (имя) во внутренней базе + данных udevd для + этого объекта. +

+ Правила в этих трёх каталогах пронумерованы и используются + совместно. Если udevd не может найти правило + для устройства, он оставит права доступа и владельца на + devtmpfs, которые были + установлены изначально. +

+ 9.3.2.3. + Загрузка модуля +

+ Драйверы устройств, скомпилированные в виде модулей ядра могут + содержать встроенные псевдонимы. Псевдонимы можно увидеть + просмотрев вывод программы modinfo, обычно они связаны со + специфичными для шины идентификаторами устройств, которые + поддерживается модулем. Например, драйвер snd-fm801 подерживает PCI устройства с + идентификатором поставщика 0x1319 и идентификатором устройства + 0x0801, и имеет псевдоним pci:v00001319d00000801sv*sd*bc04sc01i*. Для + большинства устройств, драйвер шины экспортирует псевдонимы + драйвера, которые будет обрабатывать устройство через + sysfs. Например, файл + /sys/bus/pci/devices/0000:00:0d.0/modalias + может содержать строку pci:v00001319d00000801sv00001319sd00001319bc04sc01i00. + Правила по умолчанию, которые предоставлены Udev, заставят + udevd вызвать + /sbin/modprobe с + содержимым, которое находится в значении переменной окружения + MODALIAS uevent (которое должно + совпадать с содержимым файла modalias в sysfs), тем самым загружая все + модули, чьи псевдонимы совпадают в строке после расширения + подстановочных знаков +

+ В указанном примере, это означает, что в дополнение к + snd-fm801 будет загружен + устаревший (и нежелательный) драйвер forte, если он будет доступен. Ниже + приведены способы, как можно предотвратить загрузку нежелательных + драйверов. +

+ Само ядро также способно загружать модули для сетевых протоколов, + файловых систем и поддержки NLS по запросу. +

+ 9.3.2.4. Работа с устройствами с горячей заменой или + динамическими устройствами +

+ При подключении устройства, например, MP3-плеер, к универсальной + последовательной шине (USB), ядро распознает, что устройство + подключено, и генерирует событие uevent. Затем это событие + обрабатывается udevd, как было описано выше. +

+ 9.3.3. Проблемы с загрузкой модулей и созданием устройств +

+ Существует несколько возможных проблем, связанных с автоматическим + созданием узлов устройств. +

+ 9.3.3.1. Модуль ядра не загружается автоматически +

+ Udev загрузит модуль только в том случае, если у него есть + псевдоним, специфичный для шины, и драйвер шины правильно + экспортирует необходимые псевдонимы в sysfs. В других случаях следует организовать + загрузку модуля иными способами. Известно, что, начиная с версии + Linux-6.10.5, udev, выполняет загрузку правильно написанных + драйверов для INPUT, IDE, PCI, USB, SCSI, SERIO, и FireWire + устройств. +

+ Чтобы определить, имеет ли требуемый драйвер устройства + необходимую поддержку Udev, запустите modinfo с именем модуля в + качестве аргумента. Далее, попробуйте найти каталог устройства в + /sys/bus и проверьте, есть ли там + файл modalias. +

+ Если файл modalias существует в + sysfs, то драйвер, который + поддерживает устройство, может обращаться к нему напрямую, но не + имеет псевдонима, это ошибка в драйвере. Загрузите драйвер без + помощи Udev и ожидайте, что проблема будет исправлена позднее. +

+ Если же в каталоге /sys/bus нет + файла modalias, это означает, что + разработчики ядра еще не добавили поддержку modalias к этому типу шины. В Linux-6.10.5 это + относится к шиной ISA. Ожидайте, что эта проблема будет + исправлена в более поздних версиях ядра. +

+ Udev не предназначен для загрузки драйверов «обёрток», таких как + snd-pcm-oss и не + аппаратных драйверов, например, loop. +

+ 9.3.3.2. Модуль ядра не загружается автоматически и Udev не + предназначен для его загрузки +

+ Если модуль «обёртка» только расширяет функциональность, + предоставляемую каким-либо другим модулем (например модуль + snd-pcm-oss расширяет + функциональность модуля snd-pcm, давая возможность звуковым + картам быть доступными для OSS приложений), настройте + modprobe для + загрузки оболочки после того, как Udev загрузит обернутый модуль. + Для этого добавьте строку «softdep» в файл, который находится в + каталоге /etc/modprobe.d/<filename>.conf. + Например: +

softdep snd-pcm post: snd-pcm-oss

+ Обратите внимание, что команда «softdep» разрешает добавлять pre: зависимости, или одновременно pre: и post: + зависимости. Обратитесь к документации modprobe.d(5) + для изучения синтаксиса и возможностей «softdep». +

+ Если рассматриваемый модуль не является обёрткой, и полезен сам + по себе, настройте загрузочный скрипт modules, чтобы он + инициализировался при загрузке системы. Для этого добавьте имя + модуля в файл /etc/sysconfig/modules в отдельной строке. Этот + способ сработает и для модулей-обёрток, но не является + оптимальным. +

+ 9.3.3.3. Udev загружает какой-то нежелательный модуль +

+ Либо не создавайте модуль, либо занесите его в черный список в + файле /etc/modprobe.d/blacklist.conf, как это сделано + с модулем forte в примере + ниже: +

blacklist forte

+ Модули, занесенные в черный список, можно загрузить вручную с + помощью явной команды modprobe. +

+ 9.3.3.4. Udev неправильно создает устройство или делает + неправильную символическую ссылку +

+ Это обычно происходит, если правило неожиданно совпадает с другим + устройством. Например, плохо написанное поставщиком оборудования + правило может соответствовать как диску SCSI(искомое устройство), + так и универсальному устройству SCSI (неправильно). Найдите + ошибочное правило и исправьте его с помощью команды udevadm info. +

+ 9.3.3.5. Правило Udev работает ненадежно +

+ Это может быть проявлением предыдущей проблемы. В ином случае, + если правило использует атрибуты файловой системы sysfs, то это может быть проблемой + синхронизации ядра, которая будет исправлена в более поздних + версиях ядра. Но вы можете обойти проблему, создав правило, + которое ожидает используемый атрибут sysfs и добавляет его к файлу правил + /etc/udev/rules.d/10-wait_for_sysfs.rules + (создайте его, если файл не существует). Пожалуйста, сообщите в + списке рассылки разработчиков LFS, если это решение вам поможет. +

+ 9.3.3.6. Udev не создаёт устройство +

+ Во-первых, убедитесь, что драйвер встроен в ядро или уже загружен + как модуль, и, что udev не создает устройство с неправильным + именем. +

+ Если драйвер ядра не экспортирует свои данные в sysfs, udev не хватает информации, + необходимой для создания узла устройства. Это, вероятнее всего, + произойдет со сторонними драйверами, которых нет в дереве + исходного кода ядра. Создайте статический узел в каталоге + /usr/lib/udev/devices с + соответствующими старшим/младшим номерами (смотрите файл + devices.txt в документации к ядру или документации, + предоставленной сторонним поставщиком драйвера). Статический узел + будет скопирован в /dev с помощью + udev. +

+ 9.3.3.7. Порядок присвоения имен устройствам меняется случайным + образом после перезагрузки +

+ Это связано с тем, что udev обрабатывает события uevents и + загружает модули параллельно, а значит в непредсказуемом порядке. + Это никогда не будет «исправлено». Вы не должны полагаться на то + что имена устройств ядра стабильны. Вместо этого создайте свои + собственные правила, которые делают символические ссылки со + стабильными именами на основе некоторых неизменяемых атрибутов + устройства, таких как серийный номер или вывод различных утилит + *_id, установленных Udev. Смотрите Раздел 9.4, «Управление + устройствами» и Раздел 9.5, «Настройка сети» для + примера. +

+ 9.3.4. Полезная информация +

+ Дополнительную документацию можно получить на следующих сайтах: +

+
+ Реализация пользовательского пространства в devfs + http://www.kroah.com/linux/talks/ols_2003_udev_paper/Reprint-Kroah-Hartman-OLS2003.pdf +
+
+
+ Файловая система sysfs + + https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/people/mochel/doc/papers/ols-2005/mochel.pdf +
+

+ Линукс с нуля - Версия 12.2 +

+ Глава 9. Системные настройки +

+ 9.3. Взаимодействие с + устройствами и модулями +