一、kobject_uevent簡介

在linux內核中，uevent機制是一種內核和用戶空間通信的機制，用于通知用戶空間應用程序各種硬件更改或其他事件，比如插入或移除硬件設備（如USB驅動器或網絡接口）。uevent表示“用戶空間事件”，當硬件事件發(fā)生時，內核會生成一個 uevent，并通過 netlink 套接字將其發(fā)送到用戶空間。用戶空間應用程序（例如 udev、mdev），可以監(jiān)聽這些事件并采取相應的操作，例如加載適當?shù)尿寗映绦蚧驁?zhí)行其他配置任務。

kobject_uevent()函數(shù)可通過發(fā)送一個uevent通知用戶空間：

intkobject_uevent(structkobject*kobj,enumkobject_actionaction)
{
returnkobject_uevent_env(kobj,action,NULL);
}

從上述代碼可知，kobject_uevent()調用kobject_uevent_env()實現(xiàn)核心操作，但是kobject_uevent()沒有傳輸環(huán)境變量，故而設置kobject_uevent_env()的第三個參數(shù)為NULL。

enum kobject_action用于描述內核對象的操作，內核中定義了以下幾種操作：

enumkobject_action{
KOBJ_ADD,//對象添加。表示向系統(tǒng)中添加了一個新的kobject對象。
KOBJ_REMOVE,//對象移除。表示從系統(tǒng)中移除了一個kobject對象。
KOBJ_CHANGE,//對象修改。表示kobject對象的屬性或狀態(tài)發(fā)生了變化。
KOBJ_MOVE,//對象移動。表示kobject對象被移動到了另一個位置。
KOBJ_ONLINE,//對象上線。表示kobject對象已經準備好在線工作。
KOBJ_OFFLINE,//對象離線。表示kobject對象已經離線，不再處于工作狀態(tài)。
KOBJ_MAX//動作類型的最大值，用于邊界檢查。
};

在用戶空間可使用udevadm monitor查看uevent事件：

udevadmmonitor--udev

二、重要數(shù)據(jù)結構

1、struct kobj_uevent_env

struct kobj_uevent_env結構的目的是在內核中傳遞事件相關的參數(shù)、環(huán)境變量和數(shù)據(jù)。通過使用這個結構體，內核可以輕松地傳遞事件相關的信息和數(shù)據(jù)給相關的處理程序或模塊。

structkobj_uevent_env{
char*argv[3];//用于存儲傳遞給事件的參數(shù)。通常情況下，用于表示事件的命令行參數(shù)。
char*envp[UEVENT_NUM_ENVP];//這是一個包含UEVENT_NUM_ENVP個指針的數(shù)組，用于存儲傳遞給事件的環(huán)境變量。在Linux內核中，環(huán)境變量通常以鍵值對的形式傳遞。
intenvp_idx;//用于跟蹤環(huán)境變量數(shù)組中的當前索引。它指示下一個環(huán)境變量應該存儲在數(shù)組的哪個位置。
charbuf[UEVENT_BUFFER_SIZE];//用于存儲事件的文本數(shù)據(jù)。在內核中，事件通常以文本形式表示。
intbuflen;//用于跟蹤事件數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的當前有效數(shù)據(jù)長度。它指示緩沖區(qū)中包含的事件數(shù)據(jù)量。
};

2、struct kset_uevent_ops

struct kset_uevent_ops結構體定義了 kset 的事件操作接口，使得用戶可以通過提供相應的函數(shù)指針來自定義 kset 中 kobject 的事件處理行為：

structkset_uevent_ops{
int(*constfilter)(structkset*kset,structkobject*kobj);
constchar*(*constname)(structkset*kset,structkobject*kobj);
int(*constuevent)(structkset*kset,structkobject*kobj,
structkobj_uevent_env*env);
};

int (_ const filter)(struct kset _kset, struct kobject *kobj);：這是一個指向函數(shù)的指針，該函數(shù)用于過濾 kset 中的 kobject（內核對象）。它接受兩個參數(shù)，分別是指向 kset 和 kobject 的指針，返回一個整數(shù)值，通常表示過濾操作的結果。

const char ( const name)(struct kset _kset, struct kobject _kobj);：這是一個指向函數(shù)的指針，該函數(shù)用于獲取 kobject 的名稱。它接受兩個參數(shù)，分別是指向 kset 和 kobject 的指針，返回一個指向字符常量的指針，通常是 kobject 的名稱字符串。

int (_ const uevent)(struct kset _kset, struct kobject _kobj, struct kobj_uevent_env _env);：這是一個指向函數(shù)的指針，該函數(shù)用于生成 kobject 的事件。它接受三個參數(shù)，分別是指向 kset、kobject 和 kobj_uevent_env 結構體的指針。該函數(shù)負責將 kobject 的事件信息填充到給定的環(huán)境中，并返回一個整數(shù)值，通常表示操作的成功或失敗。

三、kobject_uevent_env()詳細剖析

kobject_uevent_env()用于在給定的 kobject 上觸發(fā)一個事件，并且傳遞一個額外的環(huán)境變量數(shù)組：

intkobject_uevent_env(structkobject*kobj,enumkobject_actionaction,char*envp_ext[])

struct kobject *kobj：表示要觸發(fā)事件的內核對象。

enum kobject_action action：表示要執(zhí)行的動作，通常是一個枚舉類型，定義了可能的動作列表。這可能包括添加、刪除或修改對象等操作。

char *envp_ext[]：是一個字符指針數(shù)組，用于傳遞額外的環(huán)境變量給事件處理程序。這些環(huán)境變量以 key=value 的形式表示，其中 key 是環(huán)境變量的名稱，value 是其對應的值。

該函數(shù)將會觸發(fā)一個事件，并將指定的動作和環(huán)境變量信息傳遞給與該對象相關聯(lián)的事件處理程序。事件處理程序通常會根據(jù)傳入的動作和環(huán)境變量來執(zhí)行相應的操作，例如更新內核狀態(tài)、通知用戶空間進程等。kobject_uevent_env()實現(xiàn)如下（具體執(zhí)行步驟見注釋）：

intkobject_uevent_env(structkobject*kobj,enumkobject_actionaction,
char*envp_ext[])
{
structkobj_uevent_env*env;
constchar*action_string=kobject_actions[action];
constchar*devpath=NULL;
constchar*subsystem;
structkobject*top_kobj;
structkset*kset;
conststructkset_uevent_ops*uevent_ops;
inti=0;
intretval=0;

/*
*Mark"remove"eventdoneregardlessofresult,forsomesubsystems
*donotwanttore-trigger"remove"eventviaautomaticcleanup.
*/
/如果動作是KOBJ_REMOVE，則將對象的state_remove_uevent_sent標志設置為1，表示“remove”事件已發(fā)送。
if(action==KOBJ_REMOVE)
kobj->state_remove_uevent_sent=1;

//打印調試信息，包括對象的名稱、指針和函數(shù)名稱。
pr_debug("kobject:'%s'(%p):%s
",
kobject_name(kobj),kobj,__func__);

//找該對象所屬的kset。
top_kobj=kobj;
while(!top_kobj->kset&&top_kobj->parent)
top_kobj=top_kobj->parent;

//如果對象不屬于任何kset，則返回錯誤。
if(!top_kobj->kset){
pr_debug("kobject:'%s'(%p):%s:attemptedtosenduevent"
"withoutkset!
",kobject_name(kobj),kobj,
__func__);
return-EINVAL;
}

kset=top_kobj->kset;
uevent_ops=kset->uevent_ops;

//檢查對象的uevent_suppress標志是否設置，如果設置了則跳過事件發(fā)送。
if(kobj->uevent_suppress){
pr_debug("kobject:'%s'(%p):%s:uevent_suppress"
"causedtheeventtodrop!
",
kobject_name(kobj),kobj,__func__);
return0;
}

//如果uevent_ops和uevent_ops->filter存在且filter函數(shù)返回0，則跳過事件發(fā)送。
if(uevent_ops&&uevent_ops->filter)
if(!uevent_ops->filter(kset,kobj)){
pr_debug("kobject:'%s'(%p):%s:filterfunction"
"causedtheeventtodrop!
",
kobject_name(kobj),kobj,__func__);
return0;
}

//獲取事件的子系統(tǒng)名稱。
if(uevent_ops&&uevent_ops->name)
subsystem=uevent_ops->name(kset,kobj);
else
subsystem=kobject_name(&kset->kobj);
if(!subsystem){
pr_debug("kobject:'%s'(%p):%s:unsetsubsystemcausedthe"
"eventtodrop!
",kobject_name(kobj),kobj,
__func__);
return0;
}

//分配并初始化一個kobj_uevent_env結構體
env=kzalloc(sizeof(structkobj_uevent_env),GFP_KERNEL);
if(!env)
return-ENOMEM;

//獲取對象的路徑。
devpath=kobject_get_path(kobj,GFP_KERNEL);
if(!devpath){
retval=-ENOENT;
gotoexit;
}

//添加默認的環(huán)境變量，包括動作（ACTION）、設備路徑（DEVPATH）和子系統(tǒng)（SUBSYSTEM）。
retval=add_uevent_var(env,"ACTION=%s",action_string);
if(retval)
gotoexit;
retval=add_uevent_var(env,"DEVPATH=%s",devpath);
if(retval)
gotoexit;
retval=add_uevent_var(env,"SUBSYSTEM=%s",subsystem);
if(retval)
gotoexit;

//如果有傳入的額外環(huán)境變量，則將它們添加到事件環(huán)境中
if(envp_ext){
for(i=0;envp_ext[i];i++){
retval=add_uevent_var(env,"%s",envp_ext[i]);
if(retval)
gotoexit;
}
}

//調用uevent_ops->uevent函數(shù)，如果存在，以允許kset特定的操作添加額外的環(huán)境變量。
if(uevent_ops&&uevent_ops->uevent){
retval=uevent_ops->uevent(kset,kobj,env);
if(retval){
pr_debug("kobject:'%s'(%p):%s:uevent()returned"
"%d
",kobject_name(kobj),kobj,
__func__,retval);
gotoexit;
}
}

//根據(jù)動作執(zhí)行額外的操作。如果是KOBJ_ADD，則標記對象已發(fā)送state_add_uevent_sent為1。
switch(action){
caseKOBJ_ADD:
/*
*Mark"add"eventsowecanmakesurewedeliver"remove"
*eventtouserspaceduringautomaticcleanup.If
*theobjectdidsendan"add"event,"remove"will
*automaticallygeneratedbythecore,ifnotalreadydone
*bythecaller.
*/
kobj->state_add_uevent_sent=1;
break;

caseKOBJ_UNBIND:
zap_modalias_env(env);
break;

default:
break;
}


mutex_lock(&uevent_sock_mutex);
/*wewillsendanevent,sorequestanewsequencenumber*/
//獲取一個新的序列號并將其添加到事件環(huán)境中
retval=add_uevent_var(env,"SEQNUM=%llu",++uevent_seqnum);
if(retval){
mutex_unlock(&uevent_sock_mutex);
gotoexit;
}

//通過網絡廣播發(fā)送事件。
retval=kobject_uevent_net_broadcast(kobj,env,action_string,
devpath);
mutex_unlock(&uevent_sock_mutex);

//如果配置了CONFIG_UEVENT_HELPER，則調用uevent_helper來執(zhí)行額外的操作。
#ifdefCONFIG_UEVENT_HELPER
/*calluevent_helper,usuallyonlyenabledduringearlyboot*/
if(uevent_helper[0]&&!kobj_usermode_filter(kobj)){
structsubprocess_info*info;

retval=add_uevent_var(env,"HOME=/");
if(retval)
gotoexit;
retval=add_uevent_var(env,
"PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin");
if(retval)
gotoexit;
retval=init_uevent_argv(env,subsystem);
if(retval)
gotoexit;

retval=-ENOMEM;
info=call_usermodehelper_setup(env->argv[0],env->argv,
env->envp,GFP_KERNEL,
NULL,cleanup_uevent_env,env);
if(info){
retval=call_usermodehelper_exec(info,UMH_NO_WAIT);
env=NULL;/*freedbycleanup_uevent_env*/
}
}
#endif

exit:
kfree(devpath);
kfree(env);
returnretval;
}

總而言之，kobject_uevent_env()調用add_uevent_var()構建默認的信息（包括：ACTION、DEVPATH、SUBSYSTEM和自定義數(shù)據(jù)envp_ext），然后調用kobject_uevent_net_broadcast()發(fā)送uevent。

1、add_uevent_var()

add_uevent_var()是一個用于在內核中構建uevent環(huán)境的輔助函數(shù)，它允許向 uevent 環(huán)境中添加一個鍵值對，表示內核對象事件中的一個屬性或信息。該函數(shù)實現(xiàn)如下：

intadd_uevent_var(structkobj_uevent_env*env,constchar*format,...)
{
va_listargs;
intlen;

if(env->envp_idx>=ARRAY_SIZE(env->envp)){
WARN(1,KERN_ERR"add_uevent_var:toomanykeys
");
return-ENOMEM;
}

va_start(args,format);
len=vsnprintf(&env->buf[env->buflen],
sizeof(env->buf)-env->buflen,
format,args);
va_end(args);

if(len>=(sizeof(env->buf)-env->buflen)){
WARN(1,KERN_ERR"add_uevent_var:buffersizetoosmall
");
return-ENOMEM;
}

env->envp[env->envp_idx++]=&env->buf[env->buflen];
env->buflen+=len+1;
return0;
}

add_uevent_var()函數(shù)的作用是根據(jù)指定的格式將鍵值對添加到 uevent 環(huán)境中，該函數(shù)使用vsnprintf()函數(shù)將格式化字符串和參數(shù)組合成一個字符串，并將該字符串添加到 kobj_uevent_env 結構體的緩沖區(qū)中，如果成功添加鍵值對，則返回0；如果緩沖區(qū)空間不足導致添加失敗，則返回-ENOSPC。

使用add_uevent_var()函數(shù)可以方便地構建uevent環(huán)境，向用戶空間發(fā)送有關內核對象事件的信息。通常情況下，該函數(shù)用于在kobject_uevent_env()函數(shù)中構建uevent環(huán)境，以向用戶空間發(fā)送內核對象事件。

2、kobject_uevent_net_broadcast()

`kobject_uevent_net_broadcast()用于在網絡命名空間上廣播內核對象事件：

intkobject_uevent_net_broadcast(structkobject*kobj,
structkobj_uevent_env*env,
constchar*action_string,
constchar*devpath)

（1）首先，它檢查是否啟用了網絡支持 (CONFIG_NET)，因為這個功能是基于網絡命名空間的。

（2）它獲取與給定 kobject 相關聯(lián)的命名空間類型操作 (ops)，以確定是否存在網絡命名空間。

（3）如果 ops 存在，且命名空間類型是網絡命名空間 (KOBJ_NS_TYPE_NET)，則獲取該命名空間。

（4）如果存在網絡命名空間，它調用 uevent_net_broadcast_tagged 函數(shù)，將事件廣播到指定的網絡命名空間。

（5）如果沒有找到網絡命名空間，或者網絡命名空間不支持事件廣播，它調用 uevent_net_broadcast_untagged 函數(shù)，將事件廣播到所有未標記的網絡命名空間。

（6）最后，它返回廣播函數(shù)的返回值，指示事件廣播的成功或失敗。總的來說，這個函數(shù)負責根據(jù)對象的網絡命名空間屬性，將內核對象事件廣播到適當?shù)木W絡命名空間中。uevent_net_broadcast_tagged()和uevent_net_broadcast_untagged()本質上都調用netlink_broadcast()實現(xiàn)核心功能。

3、call_usermodehelper_setup()

call_usermodehelper_setup 函數(shù)是 Linux 內核中的一個函數(shù)，用于設置和準備調用用戶空間輔助程序（usermode helper）。這個函數(shù)并不直接執(zhí)行用戶空間輔助程序，而是為其設置參數(shù)和環(huán)境，并返回一個 subprocess_info 結構體，用于后續(xù)的執(zhí)行。

這個函數(shù)通常在內核中的一些子系統(tǒng)中使用，例如 kobject_uevent_net_broadcast 中的調用。函數(shù)原型如下：

structsubprocess_info*call_usermodehelper_setup(char*path,char**argv,
char**envp,gfp_tgfp_mask,
int(*init)(structsubprocess_info*info,
structcred*new),
void(*cleanup)(structsubprocess_info*info),
void*data);

path：用戶空間輔助程序的路徑。

argv：參數(shù)數(shù)組，用于傳遞給用戶空間輔助程序的命令行參數(shù)。

envp：環(huán)境變量數(shù)組，用于傳遞給用戶空間輔助程序的環(huán)境變量。

gfp_mask：內存分配標志。

init：一個可選的初始化函數(shù)，用于在用戶空間輔助程序執(zhí)行前進行一些初始化操作。

cleanup：一個可選的清理函數(shù)，用于在用戶空間輔助程序執(zhí)行完畢后進行清理操作。

data：可選的附加數(shù)據(jù)，可以在初始化和清理函數(shù)中使用。

這個函數(shù)的作用是為用戶空間輔助程序設置參數(shù)和環(huán)境，以及提供初始化和清理函數(shù)。返回的 subprocess_info 結構體包含了執(zhí)行用戶空間輔助程序所需的所有信息，包括路徑、參數(shù)、環(huán)境等。一旦設置完成，用戶空間輔助程序就可以通過call_usermodehelper_exec 函數(shù)執(zhí)行。

4、call_usermodehelper_exec()

call_usermodehelper_exec 函數(shù)是 Linux 內核中與執(zhí)行用戶空間輔助程序（usermode helper）相關的一個函數(shù)。它負責實際執(zhí)行用戶空間輔助程序，并監(jiān)控其執(zhí)行狀態(tài)。通常情況下，它會在 call_usermodehelper_setup 函數(shù)之后被調用。

下面是call_usermodehelper_exec 函數(shù)原型：

intcall_usermodehelper_exec(structsubprocess_info*sub_info,enumumh_waitwait);

sub_info：指向 subprocess_info 結構體的指針，該結構體包含了執(zhí)行用戶空間輔助程序所需的所有信息，包括路徑、參數(shù)、環(huán)境等。

wait：指定是否等待用戶空間輔助程序執(zhí)行完成的標志，可以是 UMH_WAIT_EXEC（等待執(zhí)行完成）或 UMH_NO_WAIT（不等待執(zhí)行完成）。

call_usermodehelper_exec 函數(shù)的作用是執(zhí)行用戶空間輔助程序，并等待其執(zhí)行完成（如果需要）。在執(zhí)行期間，它會監(jiān)控用戶空間輔助程序的執(zhí)行狀態(tài)，并在適當?shù)臅r候返回執(zhí)行結果。

這個函數(shù)通常在 Linux 內核中的一些子系統(tǒng)中使用，例如 kobject_uevent_net_broadcast 中的調用。通過調用用戶空間輔助程序，內核可以執(zhí)行一些需要借助用戶空間程序完成的任務，例如配置、初始化等。

四、uevent_helper機制

在 Linux 內核中，uevent_helper 是一個用戶空間輔助程序，用于處理內核對象事件（uevent）。它通常在內核啟動期間使用，負責處理設備管理相關的事件，例如設備的插入、拔出、狀態(tài)變化等。下面是一些使用uevent_helper的典型實踐：

設備熱插拔管理： 當一個設備被插入或拔出時，內核會生成相應的 uevent，并調用 uevent_helper 來處理這些事件。uevent_helper 可以根據(jù)事件類型執(zhí)行一些特定的操作，例如加載適當?shù)脑O備驅動、更新設備管理信息等。

自動配置和初始化： 在系統(tǒng)啟動期間，內核可能需要執(zhí)行一些自動配置和初始化任務，例如掛載文件系統(tǒng)、加載網絡配置、啟動服務等。uevent_helper 可以被用于執(zhí)行這些任務，并根據(jù)事件類型執(zhí)行相應的初始化操作。

系統(tǒng)監(jiān)控和管理： uevent_helper 還可以被用于系統(tǒng)監(jiān)控和管理任務，例如記錄事件日志、生成警報、執(zhí)行故障排除操作等。

用戶空間通知： uevent_helper 還可以與用戶空間的其他程序進行通信，例如向用戶空間的監(jiān)控程序發(fā)送通知或觸發(fā)相應的操作。

具體使用 uevent_helper 的方式取決于系統(tǒng)的需求和設計。通常情況下，它會被配置為一個可執(zhí)行文件或腳本，并在系統(tǒng)啟動時由內核調用。在使用uevent_helper時，需要確保其具有足夠的權限來執(zhí)行所需的操作，并確保其安全性和穩(wěn)定性。

五、mdev

mdev是Linux系統(tǒng)中用于設備管理的工具，具有以下特征：

mdev 是一個更輕量級的設備管理器，通常用于嵌入式系統(tǒng)和一些輕量級 Linux 發(fā)行版中。

由 BusyBox 提供，并用于在啟動時自動創(chuàng)建設備節(jié)點。

mdev 不支持復雜的規(guī)則配置，而是基于簡單的設備名匹配規(guī)則來創(chuàng)建設備節(jié)點。

所以綜上所述，mdev 更適用于嵌入式系統(tǒng)或者對資源有限的系統(tǒng)，因為它更加輕量級，但功能也更加有限。

參考busybox源碼，mdev實現(xiàn)如下：

intmdev_main(intargcUNUSED_PARAM,char**argv)
{
enum{
MDEV_OPT_SCAN=1<

	

	上述代碼中，具體實現(xiàn)步驟如下：

	使用位掩碼枚舉定義了幾個選項（MDEV_OPT_SCAN、MDEV_OPT_SYSLOG、MDEV_OPT_DAEMON、MDEV_OPT_FOREGROUND）。

	初始化一些配置變量并設置環(huán)境（INIT_G()、bb_sanitize_stdio()、umask(0)、xchdir("/dev")）。

	解析了命令行參數(shù)，根據(jù)參數(shù)的不同執(zhí)行不同的操作，比如掃描設備、啟用系統(tǒng)日志、以守護進程模式運行等。

	根據(jù)程序運行的不同情況，執(zhí)行相應的操作，比如進行初始掃描、處理動作等。