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>

#define RESTART_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
* * @retval lengh 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"
else
sprintf(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 write
if(strstr(result, "ro,relatime") != NULL){ //find ro lable, the card was read only

ipc_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 ready
sprintf(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
c32d
* * @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 insert
if (!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 extract
if (!strcmp(temp_buf, "remove")) {

//if p1 removed, than we do need to umount k0
if(!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"