Ubuntu设备管理udev

Ubuntu设备管理udev

参考资料:

@Ubuntu manuals udev

@CLEARPATH UDEV RULES

udev: Linux dynamic device management

udev的主要作用是完成设备的动态管理

udev提供了与硬件外设之间的系统软件, 负责管理各设备的权限以及将设备通过symlink挂载到/dev/目录下, 为设备赋予别名.

通常情况下, linux的内核会基于发现顺序(先插进去不一定会优先读取)随机为连接的设备分配一个设备名(device name), 因此如果想要可靠的调用某一个设备, 就需要为该设备配置一个规则, 根据别名来进行设备的调用.

symlink的作用就是根据设备的属性(properties)或者当前的配置为设备取别名, 之后可以通过symlink来唯一标识该设备

udev 守护进程(udev daemon)

该守护进程通过systemd-udevd.service配置, 直接从内核中读取设备的添加与移除或者状态的改变. 当udev被硬件设备的事件(uevent)触发, 会根据之前配置好的规则(通常位于/etc/udev/rules.d/*)与设备的各种属性进行匹配, 根据这些属性来识别设备.

属性包括: 设备类型 制造商ID(idVendor), 产品ID(idProduct), 序列号(serial)等

udev rules

udev规则文件可以位于不同的目录中，通常是/etc/udev/rules.d/一般用来存放用户自定义的规则, 和/lib/udev/rules.d/这里存放的是系统默认的以及包管理器管理的规则. 所有的规则文件, 必须 以.rules结尾, 其他的后缀名会被忽略

所有的udev规则文件中, 每一行至少需要包含一组键值对, 空行与注释行(以#开头)除外.

键值对分为两类, 匹配型(match)以及配置型(assignment), 如果匹配型键值对完全吻合, 则后面的配置型键值对会对该设备进行配置, 应用用户定义的规则

在udev规则中，键值对用于匹配设备属性或指定规则应该执行的动作。每个键（key）后面可以跟随一个操作符（operator），用来定义键和值之间的关系或者操作的类型。不同的操作符有不同的含义，根据操作符的不同，规则可以用来匹配设备、设置属性或执行某些操作。以下是一些有效的操作符及其含义：

== (比较操作符)

• 用于匹配。如果设备的属性与指定的值相等，则匹配成功。
• 例如：ATTRS{idVendor}=="0483"匹配制造商ID为0483的设备。

!= (不等操作符)

• 用于匹配。如果设备的属性与指定的值不相等，则匹配成功。
• 例如：ATTRS{idVendor}!="0483"匹配所有制造商ID不是0483的设备。

= (赋值操作符)

• 用于设置属性值。
• 例如：NAME="my_device"将匹配的设备的名称设置为my_device。

+= (追加操作符)

• 用于向属性追加一个值，或者向列表中添加一个元素。
• 例如：ENV{ID_USB_DRIVER}+="my_driver"将my_driver添加到ID_USB_DRIVER环境变量中。

-= (移除操作符)

• 用于从列表中移除一个元素。
• 此操作符较少使用，且应用场景受限。

:= (赋值一次操作符)

• 用于永久设置属性值。一旦设置，其他规则不能更改此属性。
• 例如：NAME:="fixed_name"将设备名称永久设置为fixed_name，之后的规则无法更改。

?= (条件赋值操作符)

• 仅当变量未被设置时，才对其赋值。
• 例如：ENV{ID_FS_TYPE}?="unknown"如果ID_FS_TYPE环境变量未设置，则将其设置为unknown。

udev规则文件的排序规则为字典顺序(lexical order), 即数字小的优先执行, 数字执行完以后执行字母开头的规则, 后执行的会覆盖掉前面的规则

下面是一个编写rules的例子

# /etc/udev/rules.d/99-usb-serial.rules

# 规则1: 对于特定制造商ID和产品ID的USB设备，设置SYMLINK和权限
SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{idVendor}=="0483", ATTRS{idProduct}=="5740", MODE="0666", SYMLINK+="my_usb_device"

# 规则2: 对于具有特定序列号的设备，执行一个脚本
SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{serial}=="123456789", RUN+="/path/to/your/script.sh"

# 规则3: 对于特定制造商ID和产品ID的tty设备，改变所有者和组
SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="0483", ATTRS{idProduct}=="5740", OWNER="username", GROUP="dialout", MODE="0660"

# 注意: 
# - SUBSYSTEM 指明了设备的子系统。
# - ATTRS{idVendor} 和 ATTRS{idProduct} 分别指定了USB设备的制造商ID和产品ID。
# - ATTRS{serial} 指定了设备的序列号。
# - MODE 设置了设备文件的权限（例如，0666 表示所有用户都可以读写设备）。
# - SYMLINK+= 为设备创建了一个符号链接，使其更容易被访问。
# - RUN+= 指定了当规则匹配时要执行的命令或脚本。
# - OWNER 和 GROUP 分别指定了设备文件的所有者和所属组。

当新建了一个rules之后, 需要重新加载udev规则

sudo udevadm control --reload-rules
sudo udevadm trigger

附录1: 匹配规则键及其作用

键名	描述
ACTION	匹配事件动作的名称。
DEVPATH	匹配事件设备的devpath。
KERNEL	匹配事件设备的名称。
NAME	用于网络接口的名称。一旦在前面的规则中设置了NAME键，就可以使用它。网络设备节点的名称不能通过udev更改，只能创建额外的符号链接。
SYMLINK	匹配指向节点的符号链接的名称。一旦在前面的规则中设置了SYMLINK键，就可以使用它。每个匹配的规则都将此值添加到要创建的符号链接列表中。
SUBSYSTEM	匹配事件设备的子系统。
DRIVER	匹配事件设备的驱动程序名称。仅在事件生成时设备已绑定到驱动程序的情况下设置此键。
ATTR{filename}	匹配事件设备的sysfs属性值。尾随空格在属性值中被忽略，除非指定的匹配值本身包含尾随空格。
KERNELS	向上搜索devpath以匹配设备名称。
SUBSYSTEMS	向上搜索devpath以匹配设备子系统名称。
DRIVERS	向上搜索devpath以匹配设备驱动程序名称。
ATTRS{filename}	向上搜索devpath以匹配具有相应sysfs属性值的设备。如果指定了多个ATTRS匹配项，则所有这些项必须在同一个设备上匹配。尾随空格的处理同ATTR{filename}。
TAGS	向上搜索devpath以匹配具有相应标签的设备。
ENV{key}	匹配设备属性值。
TAG	匹配设备标签。
TEST{octal mode mask}	测试文件的存在。如果需要，可以指定一个八进制模式掩码。
PROGRAM	执行一个程序以确定是否匹配；如果程序成功返回，则此键为真。设备属性在执行的程序环境中可用。程序的stdout在RESULT键中可用。仅适用于非常短暂的前台任务。详见RUN。
RESULT	匹配最后一次PROGRAM调用返回的字符串。这个键可以在相同的或任何后续规则中使用。

附录2: 配置规则键及其作用

键	说明
NAME	用于网络接口的名称。设备节点的名称不能通过udev改变，只能创建额外的符号链接。
SYMLINK	指向节点的符号链接的名称。每个匹配规则都会将此值添加到要创建的符号链接列表中。允许的命名字符包括[0-9A-Za-z#+-.:=@_/]、有效的utf8字符序列和"\x00"十六进制编码，所有其他字符都被替换为'_'。可以通过用空格分隔名称来指定多个符号链接。符号链接名称绝不能与内核的默认设备节点名称冲突，以避免不可预测的行为。
OWNER, GROUP, MODE	设备节点的权限。指定的值会覆盖默认值。
ATTR{key}	将指定的值写入事件设备的sysfs属性。
ENV{key}	设置设备属性值。以'.'开头的属性名称既不存储在数据库中，也不导出给事件或外部工具。
TAG	为设备附加一个标签。这用于过滤事件，供libudev的监视功能使用，或用于枚举一组标签设备。仅意味在具有特定设备过滤要求的上下文中使用，并不作为通用标志。过度使用可能导致事件处理效率低下。
RUN{type}	在处理特定事件的所有规则后，添加一个要执行的程序列表，取决于类型：program（执行指定的外部程序）或builtin（使用内置程序而非外部程序）。此项仅适用于非常短暂的前台任务。对于udev事件，启动守护进程或其他长时间运行的进程是不合适的；分叉的进程，无论是否分离，都会在事件处理完成后无条件被杀死。
LABEL	一个命名的标签，GOTO可跳转至此。
GOTO	跳转到下一个匹配的LABEL。
IMPORT{type}	根据类型从不同来源导入一组变量作为设备属性，包括外部程序（program）、内置程序（builtin）、文本文件（file）、当前设备数据库（db）、内核命令行（cmdline）或父设备属性（parent）。
WAIT_FOR	等待文件变得可用，或直到10秒的超时过期。路径相对于sysfs设备；如果未指定路径，则等待属性出现。
OPTIONS	设置规则和设备选项，如link_priority（创建符号链接的优先级）、event_timeout（事件等待操作完成的秒数）、string_escape（字符串转义模式）、static_node（静态设备节点权限）、watch（使用inotify监视设备节点）和nowatch（禁用inotify监视）。
替换	支持使用$kernel, $number, $devpath, $id, $driver, $attr{file}, $env{key}, $major, $minor, $result, $parent, $name, $links, $root, $sys, $devnode, %%, 和 $$ 等替换符，用于NAME, SYMLINK, PROGRAM, OWNER, GROUP, MODE和RUN字段中。替换允许基于设备属性、环境变量等动态值。