深入理解 `udev`：Linux 设备管理的核心机制

1. 引言

在 Linux 系统中，所有硬件设备都会以 设备文件 的形式出现在 /dev 目录下。例如：

• 硬盘：/dev/sda
• 串口设备：/dev/ttyUSB0
• 摄像头：/dev/video0
• 声卡：/dev/snd/pcmC0D0p

然而，随着热插拔设备（如 USB 设备、PCI 设备）的发展，如果没有自动管理机制，系统就需要手动创建 /dev 设备文件，非常麻烦。

💡 udev 是 Linux 设备管理的核心工具，能够监听设备变化，并自动在 /dev/ 目录创建或删除设备文件，使设备管理更加智能化。

2. udev 是什么？

✅ udev 是 Linux 设备管理的用户空间工具，负责 /dev 目录的动态管理。
✅ 它监听 内核的 uevent 事件，自动创建、删除和修改设备文件。
✅ udev 还能基于 规则 进行设备命名、权限管理，甚至自动执行脚本（如插入 U 盘后自动挂载）。

📌 udev 的主要功能

1. 自动创建 /dev/ 设备文件（无需手动 mknod）。
2. 基于规则命名设备（防止设备名称变化）。
3. 修改设备权限（如 MODE="0666" 允许普通用户访问）。
4. 自动执行操作（如 RUN+="mount /dev/sdb1 /mnt/usb"）。

3. udev 的工作原理

📌 udev 如何与 Linux 内核交互？

Linux 内核负责检测设备变化，当设备插入或移除时，内核会生成一个 uevent 事件，然后通知 udev，由 udev 来执行相应的操作。

📌 udev 设备管理流程

1️⃣ 设备插入（如 USB 设备）
2️⃣ 内核检测设备，并生成 uevent 事件
3️⃣ udev 监听 uevent 事件
4️⃣ udev 解析 /etc/udev/rules.d/ 规则，并应用匹配规则
5️⃣ udev 在 /dev/ 目录下创建设备文件
6️⃣ 如果 udev 规则中有 RUN+=，则执行用户定义的操作（如自动挂载）

4. 什么是 uevent？

✅ uevent 是 Linux 内核发送给用户空间的设备事件，通知 udev 设备发生的变化。
✅ uevent 里的 u 代表 “user”，表示这个事件是 从内核传递到用户空间的，由 udev 处理。

📌 uevent 作用

• 由 内核触发，通知用户空间设备状态的变化（add、remove、change）。
• udev 监听 uevent，自动创建 /dev 设备文件。
  

📌 如何查看 uevent？

实时监听 uevent 事件

udevadm monitor

示例输出：

KERNEL[1234]: add /devices/pci0000:00/usb1/1-1 (usb)
UDEV  [1235]: add /devices/pci0000:00/usb1/1-1 (usb)

📌 分析：

• KERNEL[1234] → 内核发送的 uevent
• UDEV [1235] → udev 处理后的事件

5. udev 规则配置

udev 规则用于 自定义设备管理方式，存放在：

• 用户自定义规则：/etc/udev/rules.d/
• 系统默认规则：/lib/udev/rules.d/

📌 基本规则格式

SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="1a86", ATTR{idProduct}=="7523", SYMLINK+="my_usb"

• SUBSYSTEM=="usb"：匹配 USB 设备
• ATTR{idVendor}=="1a86"：匹配厂商 ID
• ATTR{idProduct}=="7523"：匹配产品 ID
• SYMLINK+="my_usb"：创建 /dev/my_usb 软链接

📌 修改设备权限

SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="1a86", MODE="0666"

📌 自动执行脚本

SUBSYSTEM=="usb", RUN+="/usr/bin/mount /dev/sdb1 /mnt/usb"

6. udev 调试与管理

📌 查看设备信息

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

📌 作用：获取设备 idVendor、idProduct 等信息。

📌 手动触发 udev 规则

udevadm trigger

📌 作用：让 udev 重新扫描所有设备。

📌 重新加载 udev 规则

udevadm control --reload

📌 作用：让 udev 重新加载所有规则文件。

7. udev 与 mdev 的区别

📌 mdev 是 BusyBox 的轻量级 udev 替代方案，适用于资源受限的嵌入式设备。

8. udev 面试高频问题

Q1: udev 是内核的一部分吗？

❌ 不是，udev 是用户空间程序，运行在 userspace，但监听 内核 uevent 事件。

Q2: udev 规则存放在哪里？

📌 /etc/udev/rules.d/（用户自定义规则）
📌 /lib/udev/rules.d/（系统默认规则）

Q3: 如何让 udev 规则生效？

udevadm control --reload
udevadm trigger

9. 总结

✅ udev 是 Linux 设备管理的核心工具，负责自动创建 /dev 设备文件。
✅ 它监听 uevent，基于 /etc/udev/rules.d/ 规则执行操作。
✅ 可以用 udevadm 进行调试，手动触发 udev 事件。

🚀 掌握 udev，你就掌握了 Linux 设备管理的精髓！ 🎯