内核hotplug事件---利用Netlink处理hotplug实现热插拔监控

先上monitor的demo：

sd_monitor.c

#include <stdio.h>#include <stdlib.h> #include <stdlib.h>#include <string.h>#include <errno.h>#include <unistd.h>#include <signal.h>#include <fcntl.h>#include <sys/time.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <sys/socket.h>#include <pthread.h>#include <linux/netlink.h>#include <linux/version.h>#include <linux/input.h>#include <syslog.h>#include <stdarg.h>//#include <execinfo.h>#include <errno.h>#include <sys/vfs.h>/************** for tcp ********************/#include <sys/types.h>/* See NOTES */  #include <sys/socket.h>#include <netdb.h>#include <arpa/inet.h>#include <netinet/in.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <ctype.h>#defineRESTART_AK_IPC"/mnt/mtd/start_ipc.sh"#define SDP1_DEV_NAME       "/dev/mmcblk0p1"#define SD_DEV_NAME         "/dev/mmcblk0"#define SD_TOOL"dsk_repair"#define MOUNT_SDP1"mount -rw /dev/mmcblk0p1 /mnt/sd_card" #define MOUNT_SD"mount -rw /dev/mmcblk0 /mnt/sd_card" #define UMOUNT_SD"umount /mnt/sd_card -l"/** * *  @brief       do_syscmd 执行系统命令 * *  @author      aj * *  @date       2014-10-28 * *  @param[in] char * cmd, 要执行的命令 char *result， 执行结果 * *  @return       int * *  @retvallengh of result buf --> success, less than zero --> failed * */int do_syscmd(char *cmd, char *result){char buf[4096];FILE *filp;filp = popen(cmd, "r");if (NULL == filp){ipc_print("[%s:%d] popen %s, cmd:%s!\n", __func__, __LINE__, strerror(errno), cmd);return -2;}//fgets(buf, sizeof(buf)-1, filp);memset(buf, '\0', sizeof(buf));fread(buf, sizeof(char), sizeof(buf)-1, filp);sprintf(result, "%s", buf);pclose(filp);return strlen(result);}/** * *  @brief       daemon_check_sd_prepare write something to the TF card * *  @author       * *  @date        2015-5-18 * *  @param[in]     void * *  @return       * */void daemon_test_sd_ro(void){system("dd if=/dev/zero of=/mnt/sd_card/test_tf bs=1024 count=1");system("rm -rf /mnt/sd_card/test_tf");}/** * *  @brief       daemon_check_sd_ro check the sd card  * *  @author       * *  @date        2015-5-18 * *  @param[in]     int flag, 1->mmcblkp0,    0->mmcblk  * *  @return       * */void daemon_check_sd_ro(int mmcblk0_p1){char cmd[128] = {0}, result[256], badfile[100] ={0}, dev_name[20] = {0};daemon_test_sd_ro();if(mmcblk0_p1)sprintf(dev_name, "%s", SDP1_DEV_NAME);//"/dev/mmcblk0p1"elsesprintf(dev_name, "%s", SD_DEV_NAME);//"/dev/mmcblk0"sprintf(cmd, "mount | grep %s", dev_name); //do "mount | grep dev"do_syscmd(cmd, result);if(strlen(result) > 0){if(strstr(result, "rw,relatime") == NULL){//if not read writeif(strstr(result, "ro,relatime") != NULL){//find ro lable, the card was read onlyipc_print("[%s:%d] The SD Card is Read Only, repair it\n", __func__, __LINE__);}}else{ipc_print("[%s:%d] The SD Card is OK\n", __func__, __LINE__);return;}}}/** * *  @brief    daemon_umount_sd 卸载SD 卡 * *  @author    * *  @date         * *  @param[in]   void * *  @return      void * *//* umount the sd card and delete the sd_test dir */void daemon_umount_sd(void){char cmd[128] = {0};/** notice the anyka_ipc that  **/sprintf(cmd, "echo %d > %s; killall -12 aoni_ipc", 0, "/tmp/sd_status");system(cmd);    system(UMOUNT_SD);ipc_print("[%s:%d] *** umount the sd ***\n", __func__, __LINE__);}/** * *  @brief       daemon_mount_sd * *  @author      * *  @date         * *  @param[in]   int flag, 1->mmcblkp0,    0->mmcblk  * *  @return      void * *//* create a sd_test dir and mount the sd card in it */void daemon_mount_sd(int flag){char cmd[128], status[20] = {0};int mmcblk0_p1;    if(flag == 0)    {        if(access(SDP1_DEV_NAME, R_OK) >= 0)        {            ipc_print("**********we will skip mount /dev/mmcblk0*******\n");            return;        }    }if (flag){mmcblk0_p1 = 1;sprintf(cmd, "%s", MOUNT_SDP1);}else{mmcblk0_p1 = 0;sprintf(cmd, "%s", MOUNT_SD);}    system(cmd);//check sdcard readonly or not, and repair it.daemon_check_sd_ro(mmcblk0_p1);/** when the sd card message is not come first time, * it means hot plug and we will send sig to anyka_ipc */    if(system_start_flag == 0)    {    //send message to anyka_ipc that card is readysprintf(status, "echo %d > %s", 1, "/tmp/sd_status");system(status);        system("killall -12 aoni_ipc"); //send ipc_print to ipc    }ipc_print("[%s:%d] *** mount the sd to /mnt ***\n", __func__, __LINE__);}/** * *  @brief    daemon_init_hotplug_sock 热插拔检测 * *  @author    * *  @date         * *  @param[in]   void * *  @return      int， -1， 失败；else 成功 * *//* create the socket to recevie the uevent */static int daemon_init_hotplug_sock(void){struct sockaddr_nl snl;    const int buffersize = 2048;    int retval;    memset(&snl, 0x00, sizeof(struct sockaddr_nl));    snl.nl_family = AF_NETLINK;    snl.nl_pid = getpid();    snl.nl_groups = 1;int hotplug_sock = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, NETLINK_KOBJECT_UEVENT);if (hotplug_sock == -1){        ipc_print("[%s:%d] socket: %s\n", __func__, __LINE__, strerror(errno));        return -1;    }    /* set receive buffersize */    setsockopt(hotplug_sock, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE, &buffersize, sizeof(buffersize));    retval = bind(hotplug_sock, (struct sockaddr *)&snl, sizeof(struct sockaddr_nl));    if (retval < 0) {    ipc_print("[%s:%d] bind failed: %s\n", __func__, __LINE__, strerror(errno));        close(hotplug_sock);        hotplug_sock = -1;    }    return hotplug_sock;}pid_t gettid(){return syscall(SYS_gettid);}/* waitting the uevent and do something */void *daemon_pth_func(void *data){    char buf[UEVENT_BUFFER_SIZE * 2] = {0};    char temp_buf[20];//find action    char *p;//find blk    int i;    int hotplug_sock;//hotplug socket handle    int p1_removed = 0;ipc_print("[%s:%d] This thread id: %ld\n", __func__, __LINE__, (long int)gettid());hotplug_sock = daemon_init_hotplug_sock();    if (hotplug_sock < 0)return NULL;    system_start_flag = 1;sleep(1);    if (access (SDP1_DEV_NAME, F_OK) == 0)daemon_mount_sd(1);else if (access (SD_DEV_NAME, F_OK) == 0)daemon_mount_sd(0);    system_start_flag = 0;    while(1) {//clear buf        memset(buf, 0, sizeof(buf));//block here to wait ipc_print        recv(hotplug_sock, &buf, sizeof(buf), 0);        p = strrchr(buf, '/');//get block name//get action        for (i = 0; buf[i] != '@' && buf[i] != 0; i++)            temp_buf[i] = buf[i];        temp_buf[i] = 0;if (strcmp(temp_buf, "change"))ipc_print("%s\n", buf);//card insertif (!strcmp(temp_buf, "add")) {if (!strcmp(p, "/mmcblk0p1")) {//sleep(1);daemon_mount_sd(1);} else if (!strcmp(p, "/mmcblk0")) {//sleep(1);daemon_mount_sd(0);}p1_removed = 0;continue;}//card extractif (!strcmp(temp_buf, "remove")) {//if p1 removed, than we do need to umount k0if(!strcmp(p, "/mmcblk0p1")) {daemon_umount_sd();p1_removed = 1;} else if((!strcmp(p, "/mmcblk0")) && (!p1_removed))daemon_umount_sd();}    }ipc_print("[%s:%d] Exit thread, id : %ld\n", __func__, __LINE__, (long int)gettid());return NULL;}

我们知道，用户空间的程序与设备通信的方法，主要有以下几种方式：
1. 通过ioperm获取操作IO端口的权限，然后用inb/inw/ inl/ outb/outw/outl等函数，避开设备驱动程序，直接去操作IO端口。（没有用过）
2. 用ioctl函数去操作/dev目录下对应的设备，这是设备驱动程序提供的接口。像键盘、鼠标和触摸屏等输入设备一般都是这样做的。
3. 用write/read/mmap去操作/dev目录下对应的设备，这也是设备驱动程序提供的接口。像framebuffer等都是这样做的。

上面的方法在大多数情况下，都可以正常工作，但是对于热插拨(hotplug)的设备，比如像U盘，就有点困难了，因为你不知道：什么时候设备插上了，什么时候设备拔掉了。这就是所谓的hotplug问题了。

处理hotplug传统的方法是，在内核中执行一个称为hotplug的程序，相关参数通过环境变量传递过来，再由hotplug通知其它关注hotplug事件的应用程序。这样做不但效率低下，而且感觉也不那么优雅。新的方法是采用NETLINK实现的，这是一种特殊类型的socket，专门用于内核空间与用户空间的异步通信。上面的这个简单的例子，可以监听来自内核hotplug的事件。
udev的主体部分在udevd.c文件中，它主要监控来自4个文件描述符的事件/消息，并做出处理：

1. 来自客户端的控制消息。这通常由udevcontrol命令通过地址为/org/kernel/udev/udevd的本地socket，向udevd发送的控制消息。其中消息类型有：
l UDEVD_CTRL_STOP_EXEC_QUEUE 停止处理消息队列。
l UDEVD_CTRL_START_EXEC_QUEUE 开始处理消息队列。
l UDEVD_CTRL_SET_LOG_LEVEL 设置LOG的级别。
l UDEVD_CTRL_SET_MAX_CHILDS 设置最大子进程数限制。好像没有用。
l UDEVD_CTRL_SET_MAX_CHILDS_RUNNING 设置最大运行子进程数限制(遍历proc目录下所有进程，根据session的值判断)。
l UDEVD_CTRL_RELOAD_RULES 重新加载配置文件。

2. 来自内核的hotplug事件。如果有事件来源于hotplug，它读取该事件，创建一个udevd_uevent_msg对象，记录当前的消息序列号，设置消息的状态为EVENT_QUEUED,然后并放入running_list和exec_list两个队列中，稍后再进行处理。

3. 来自signal handler中的事件。signal handler是异步执行的，即使有signal产生，主进程的select并不会唤醒，为了唤醒主进程的select，它建立了一个管道，在signal handler中，向该管道写入长度为1个子节的数据，这样就可以唤醒主进程的select了。

4. 来自配置文件变化的事件。udev通过文件系统inotify功能，监控其配置文件目录/etc/udev/rules.d，一旦该目录中文件有变化，它就重新加载配置文件。

其中最主要的事件，当然是来自内核的hotplug事件，如何处理这些事件是udev的关键。udev本身并不知道如何处理这些事件，也没有必要知道，因为它只实现机制，而不实现策略。事件的处理是由配置文件决定的，这些配置文件即所谓的rule。

关于rule的编写方法可以参考《writing_udev_rules》，udev_rules.c实现了对规则的解析。

在规则中，可以让外部应用程序处理某个事件，这有两种方式，一种是直接执行命令，通常是让modprobe去加载驱动程序，或者让mount去加载分区。另外一种是通过本地socket发送消息给某个应用程序。
在udevd.c:udev_event_process函数中，我们可以看到，如果RUN参数以”socket:”开头则认为是发到socket，否则认为是执行指定的程序。

下面的规则是执行指定程序：
60-pcmcia.rules: RUN+="/sbin/modprobe pcmcia"

下面的规则是通过socket发送消息：
90-hal.rules:RUN+="socket:/org/freedesktop/hal/udev_event"