理解 Unix/Linux 設備偵測、建立 | 認識與使用 udevd | SCSI 與 Linux 核心

就像是直接對裝置存取一樣

以下使用 ls 查看 /dev 目錄

# 顯示前 30 筆

ls -laF /dev | head -n 30

並且這些設備顯示有一個簡易的符號可以讓我們快速了解（顯示的最前方）

● 設備編號 是甚麽？

編號有分為，主編號、副編號；相同類型的設備會有相同的主編號（副編號則沒有硬性規定）

● 所有設備都有對應的檔案？

NO~ 像是網路介面就沒有設備檔案

Unix 系統每次開機後，同樣設備儲存在 /dev 資料夾內的裝置名稱也會不同

/dev 目錄中的裝置名稱通常是由系統動態生成的，並且可能根據裝置的探測順序或其他因素而變化

sysfs 提供的是系統裝置（devices）的相關資訊，而不僅僅是硬體性質；它包括有關系統組件、裝置、驅動程式和其他資源的詳細信息

sysfs 提供的目錄為 /sys/devices，sysfs 介面會以 /sys/devices 下的路徑「作為硬體根路徑」，並呈現相對資訊，範例如下

cd /sys/devices

# 標準 PC 搜尋 sd.*
find . -name sd.*

# 嵌入式的話就要搜尋 eMMC 裝置
find . -name mmcblk0*

從下圖中，我們可以看到主硬碟在 /sys/devices 目錄下也有對應的資訊（是個目錄）

● /dev 目錄跟 /sys/devices 目錄差在哪 ?

兩者都可以查看硬體訊息，但是 差異在這兩者的服務目標不同

/dev	/sys/devices
提供程序使用設備	用來 查找設備資訊、管理設備

A. 查找主、副設備號：/sys/devies 下查找主、副設備號

# 打印 dev 檔案資訊
cat ./platform/emmc2bus/fe340000.mmc/mmc_host/mmc0/mmc0:59b4/block/mmcblk0/dev

從下圖中（最下面那行），我們可以看到當前裝置主硬碟的主設備號為 179、副設備號為 0

B. 查找區「塊」設備：在 /sys/block 目錄下的裝置都以連結的方式存在，都會連接到 ../device/virtual/block 目錄下

cd /sys

ls -laF block/

A. 使用 udevadm 命令 查看設備

B. 手動 去 /sys 目錄 下尋找設備

ls -laF /sys/

B. 查看系統日誌，使用 demsg 命令 輸出核心日誌

C. 使用 mount 命令 查看當前已掛載的設備

mount

D. 查看 /proc/devices 文本：該文本內容顯示系統 已經配置驅動 的 字元、區塊 設備

cat /proc/devices

devtmpfs 是一種臨時的虛擬檔案系統，用於在 Linux 內核中管理和展示裝置（device）

A. devtmpfs 在發現新設時通知 udevd

B. udevd 在收到消息後，它不會直接建立裝置檔案（device file），而是進行初始化和後續處理

C. 接著 udevd 會在 /dev 中建立符號連結（ln）

# 可在 `/dev/disk/by-id` 發現 `udevd` 建立的連結

ls -laF /dev/disk/by-id

A. 核心透過內部網路 向 udevd 發送 uevent 事件，以下我們來看看當前裝置的主硬碟（mmcblk0）收到的 uevent 事件

cat ./platform/emmc2bus/fe340000.mmc/mmc_host/mmc0/mmc0:59b4/block/mmcblk0/uevent

B. udevd 讀取 uevent 中所有屬性資訊

# `udevd` 收到的事件內容
# 透過以下屬性，可以獲取 `sysfs` 的設備路徑... 等等訊息

ACTION=change
DEVNAME=sde
DEVPATH=/devices/pci0000:00/0000:00:1a.0/usb1/1-1/1-1.2/1-1.2:1.0/host4/target4:0:0/4:0:0:3/block/sde
DEVTYPE=disk
DISK_MEDIA_CHANGE=1
MAJOR=8
MINOR=64
SEQNUM=2752
SUBSYSTEM=block
UDEV_LOG=3

C. udevd 透過 規則 解析來決定執行哪些操作，udevd 的事件規則：

# 指令
cat -n /lib/udev/rules.d/60-persistent-storage.rules

# 輸出部分內容
# ATA
KERNEL=="sd*[!0-9]|sr*",     # 配對以 sd* or sr* 開頭的硬體

    # 要求變數 `ID_SERIAL`
    ENV{ID_SERIAL}!="?*", 

    # 子系統為 scsi
    SUBSYSTEMS=="scsi",  

    ATTRS{vendor}=="ATA", 

    # 上述條件都滿足，則執行以下命令
    IMPORT{program}="ata_id --export $devnode"

sudo /lib/udev/ata_id --export /dev/sda

# 指令
cat -n /lib/udev/rules.d/60-persistent-storage.rules

# 輸出部分內容
#  sd* / sr* / cciss* 設備使用以下規則
KERNEL=="sd*|sr*|cciss*", 

    # 類行為 disk
    ENV{DEVTYPE}=="disk", 

    # 並且沒有 Serial id
    ENV{ID_SERIAL}=="?*",

    # 執行以下指令
    SYMLINK+="disk/by-id/$env{ID_BUS}-$env{ID_SERIAL}"

# 執行以下指令，建立 ln 連結

SYMLINK+="disk/by-id/$env{ID_BUS}-$env{ID_SERIAL}"

udevadm info --query=all --name=/dev/sda

其中首符號代表的意義如下表

udevadm monitor

命令 udevadm monitor 還有其他 Option 可以過濾所需訊息

詳細訊息設定可以查看 man 8 udevadm

# 查找所有 name 為 /dev/sda 的設備

udevadm info --query=all --name=/dev/sda

SCSI 匯流排: 可能會有 8~16 不等的 SCSI ID；匯流排中會有 硬碟、USB、光碟機... 等等硬體

而電腦並不直接與每個設備通訊，電腦只與「SCSI 主機 Adapter」通訊，而 通訊的語言則是透過 SCSI 命令集

● 新版的的 SAS (Serial Attach SCSI) 效能更加出色～

● 設備都是 SCSI 裝置？

而現在並沒有很多的 SCSI 設備，但是卻有很多使用 SCSI 指令集通訊的設備（模擬 SCSI 設備），像是 USB, CD, DVD ... 等等

● STAT 設備也可以是 SCSI 設備

lsscsi

其中括號內代表的意義分別是：SCSI 主機 Adapter、SCSI 匯流排編號、設備 SCSI ID、LUN 邏輯單元編號

A. SCSI 子系統：主要分為 3 層

B. SCSI & USB 設備：USB 也有一個子系統，當有 USB 裝置插入時，核心會通知 USB 子系統；與 SCSI 相同分為三層

C. SCSI & ATA 設備：與 USB 驅動相同，需要一個 橋接驅動將 STAT 驅動連接到 SCSI 子系統

這種交互的管道就是 通用設備；可以透過以下指令查看 SCSI 設備對應的通用設備

lsscsi -g

● 通常在考慮到核心複雜度，才會使用到直接操控 通用設備

● PATA 設備：

代表舊的區塊設備，這些設備有時候也會被認成 SATA 設備

● sd 設備：該命名代表的是 SCSI dick

# 安裝套件
sudo apt install lsscsi

lsscsi

● 光碟可寫不可寫 ?

不可寫設備被取名為 sr* (read)，可寫設備會被取名為 sg* (generic)

像是 shell 視窗就是偽終端

● 可插拔 USB 串列 Adapter 和 ACM (Abstract control module) 模式下，就是以 串列連接埠表示：

其取名是 /dev/USB* or /dev/ACM*

A. Advanced Linux Sound Architecture (ALSA) 高級聲音架構：放置在 /dev/snd

B. Open Sorund System (OSS) 開放聲音架構：ALSA 可向後支援 OSS

該指令可以讀取、寫入到指定檔案 (可以透過 flag 控制直接寫入 or 寫入核心分頁檔案)

# 讀取 /dev/zero 區塊的資料到當前資料夾中的 testfile 檔案
# (當前是寫入核心分頁)

# 一次寫 1024
# 寫 1K 的數量，最終就是 1M 的大小
dd if=/dev/zero of=test_file bs=1024 count=1k

而我們插入硬體裝置後，這工作是通常 由 devtmpfs、udev 自動幫我們完成…

若要手動建立就要 使用 mknod 指令 （並設定設備主、次號）

# 主設備號 10
# 副設備號 20
# 建立塊設備，在 /dev/testFile 目錄下
sudo mknod /dev/testFile b 10 20

ls -laF /dev | grep testFile

mknod 也說明了，設備在 Linux 中就代表了一個節點

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