Linux设备驱动——自动创建设备节点udev机制的实现过程

创建设备文件的机制有以下下列几种：

• mknod命令：手动创建设备节点的命令
• devfs:可以用于创建设备节点，创建设备节点的逻辑在内核空间（内核2.4版本之前使用）
• udev:自动创建设备节点的机制，创建设备节点的逻辑在用户空间（从内核2.6版本一直使用至今）
• mdev:是一种轻量级的udev机制，用于一些嵌入式操作系统中

今天我们只研究udev自动创建设备节点udev的实现过程 ，具体过程如下图：

流程图：

udev是用户空间的一个应用程序，在内核空间中安装驱动时，驱动会向用户空间提供信息，向上提交目录名，在这个目录下提交设备信息，当提交信息时，后台运行的hutplug会监测 /sys/class/目录/信息  是否产生新的目录、新的信息，当产生新的信息时，hotplug会通知udev，udev会在/dev/下创建节点。

udev创建设备节点使用的API分析：

#include
1.向上提交目录信息
struct class * class_create(struct module *owner,const char *name );
功能：申请一个设备类并初始化，向上提交目录信息
参数：
owner:指向当前内核模块自身的一个模块指针，填写THIS_MODULE
name:向上提交的目录名
返回值：成功返回申请的struct class对象空间首地址，失败返回错误码指针

    /*
    在内核空间最顶层会预留4K空间，当struct class函数调用失败后函数会返回一个指向这4K空间的指针
    bool __must_check IS_ERR(__force const void *ptr)
    功能：判断指针是否指向4K预留空间
    参数：要判断的指针
    返回值：如果指着指向4K预留空间返回逻辑真，否则返回逻辑假
     long __must_check PTR_ERR(__force const void *ptr)
     功能：通过错误码指针得到错误码
     ex:struct class_create *cls=struct class_create(THIS_MODULE,"mycdev");
     if(IS_ERR(cls))
     {
         printk("向上提交目录失败\n");
         return -PRT_ERR(cls);     
     }
    */

2.销毁目录
void class_destroy(struct class *cls)

功能:销毁目录信息
参数：cls:指向class对象的指针
返回值：无

3.向上提交节点信息
struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent,
                 dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)

功能：创建一个设备对象，向上提交设备节点信息
参数：
cls:向上提交目录时的到的类对象指针
parent:当前申请的对象前一个节点的地址，不知道就填 NULL
devt:设备号    主设备号<<20|次设备号
    /*
        MKDEV(主设备号,次设备号)：根据主设备号和次设备号得到设备号
        MAJOR(dev)：根据设备号获取主设备号
        MINOR(dev)：根据设备号获取次设备号
    */
dridata:申请的device对象的私有数据，填写NULL
fmt:向上提交的设备节点名
...:不定长参数   
返回值：成功返回申请到的device对象首地址，失败返回错误码指针，指向4K预留空间

4.销毁设备节点信息
void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)

功能：销毁设备节点信息
参数：
class:向上提交目录时得到的类对象指针
devt:向上提交设备节点信息时提交的设备号
返回值：无

 总结起来，udev通过与内核的协作，实现了在设备插入和移除时自动创建和管理相应的设备节点。这个过程主要包括内核设备驱动程序的检测、内核事件通知、udev守护进程的规则匹配、设备节点的创建和属性设置，最后通知用户空间相关应用程序。