Linux之udev，mdev，devfs，sysfs，uevent之间关系

Posted 2023-01-31 贺二公子

原文地址：https://blog.csdn.net/u010164190/article/details/128481572

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文章目录

• 什么是Linux设备文件系统
• devfs文件系统
• udev文件系统
• sysfs 文件系统
• uevent
• mdev

什么是Linux设备文件系统

首先我们不看定义，定义总是太抽象很难理解，我们先看现象。当我们往开发板上移植了一个新的文件系统之后（假如各种设备驱动也移植好了），启动开发板，我们用串口工具进入开发板，查看系统/dev目录，往往里面没有或者就只有null、console等几个系统必须的设备文件在这儿外，没有任何设备文件了。那我们移植好的各种设备驱动的设备文件怎么没有啊？如果要使用这些设备，那不是要一个一个的去手动的创建这些设备的设备文件节点，这给我们使用设备带来了极为的不便（在之前篇幅中讲的各种设备驱动的移植都是这样）。

设备文件系统就是给我们解决这一问题的关键，他能够在系统设备初始化时动态的在/dev目录下创建好各种设备的设备文件节点（也就是说，系统启动后/dev目录下就有了各种设备的设备文件，直接就可使用了）。除此之外，他还可以在设备卸载后自动的删除/dev下对应的设备文件节点（这对于一些热插拔设备很有用，插上的时候自动创建，拔掉的时候又自动删除）。还有一个好处就是，在我们编写设备驱动的时候，不必再去为设备指定主设备号，在设备注册时用0来动态的获取可用的主设备号，然后在驱动中来实现创建和销毁设备文件（一般在驱动模块加载和卸载函数中来实现）。

devfs文件系统

按照时间顺序，devfs(设备文件系统)是由Linux2.4内核引入的，当时被许多工程师基于了高度的评价，devfs的出现使得设备驱动程序能够自主的管理自己的设备文件。比如，可以通过程序在设备初始化的时候在 /dev 目录下创建设备文件，卸载时将他删除，而且设备驱动程序可以指定设备名，所有者和权限位，而且用户空间程序可以修改所有者和权限位，并且不再需要为设备驱动程序分配主设备号以及次设备号，在程序中可以直接给 register_chrdev()传递0主设备号用来获取可用的主设备号。并且可以在 devfs_register() 中指定次设备号。

devfs 存在的主要的问题：

如果设备名是可以改变的，那么设备命名策略应该由系统管理员决定，而不是由某些开发者强制规定。

udev文件系统

而自2.6 内核开始，引入了sysfs 文件系统。sysfs 把连接在系统上的设备和总线组织成一个分级的文件，并提供给用户空间存取使用。udev 运行在用户模式，而非内核中。udev 的初始化脚本在系统启动时创建设备节点，并且当插入新设备——加入驱动模块——在sysfs上注册新的数据后，udev会创新新的设备节点。

udev 是一个工作在用户空间的工具，它能根据系统中硬件设备的状态动态的更新设备文件，包括设备文件的创建，删除，权限等。 这些文件通常都定义在/dev 目录下，但也可以在配置文件中指定。udev 必须内核中的sysfs和tmpfs支持，sysfs 为udev 提供设备入口和uevent 通道，tmpfs 为udev 设备文件提供存放空间。

注意，udev 是通过对内核产生的设备文件修改，或增加别名的方式来达到自定义设备文件的目的。但是，udev 是用户模式程序，其不会更改内核行为。也就是说，内核仍然会创建sda，sdb等设备文件，而udev可根据设备的唯一信息来区分不同的设备，并产生新的设备文件（或链接）。而在用户的应用中，只要使用新产生的设备文件即可。

udev 的工作流程图

sysfs 文件系统

sysfs是一个基于内存的文件系统，它的作用是将内核信息以文件的方式提供给用户程序使用。

sysfs可以看成与proc,devfs和devpty同类别的文件系统，该文件系统是虚拟的文件系统，可以更方便对系统设备进行管理。它可以产生一个包含所有系统硬件层次视图，与提供进程和状态信息的proc文件系统十分类似。

sysfs把连接在系统上的设备和总线组织成为一个分级的文件，它们可以由用户空间存取，向用户空间导出内核的数据结构以及它们的属性。sysfs的一个目的就是展示设备驱动模型中各组件的层次关系，其顶级目录包括block,bus,drivers,class,power和firmware等.

sysfs提供一种机制，使得可以显式的描述内核对象、对象属性及对象间关系。sysfs有两组接口，一组针对内核，用于将设备映射到文件系统中，另一组针对用户程序，用于读取或操作这些设备。表2描述了内核中的sysfs要素及其在用户空间的表现：

sysfs在内核中的组成要素	在用户空间的显示
内核对象（kobject）	目录
对象属性（attribute）	文件
对象关系（relationship）	链接（Symbolic Link）

sysfs目录结构：

参考：Linux 文件系统与设备文件系统 （二）—— sysfs 文件系统与Linux设备模型_zqixiao_09的博客-CSDN博客

uevent

Uevent是Kobject的一部分，用于在Kobject状态发生改变时，例如增加、移除等，通知用户空间程序。

用户空间程序收到这样的事件后，会做相应的处理。

该机制通常是用来支持热拔插设备的，例如U盘插入后，USB相关的驱动软件会动态创建用于表示该U盘的device结构（相应的也包括其中的kobject），并告知用户空间程序，为该U盘动态的创建/dev/目录下的设备节点，

更进一步，可以通知其它的应用程序，将该U盘设备mount到系统中，从而动态的支持该设备。

mdev

mdev是busybox自带的一个简化版的udev，适合于嵌入式的应用埸合。其具有使用简单的特点。它的作用，就是在系统启动和热插拔或动态加载驱动程序时，自动产生驱动程序所需的节点文件。在以busybox为基础构建嵌入式linux的根文件系统时，使用它是最优的选择。