Внутреннее устройство Linux

примечание

Звук в системе Linux — довольно запутанная вещь вследствие большого количества вовлеченных слоев. Мы только что говорили об устройствах на уровне ядра, но обычно в пространстве пользователя присутствуют такие серверы, как pulse-audio, которые управляют звуком из различных источников и выступают в качестве посредника между звуковыми устройствами и другими процессами пространства пользователя.

3.4.8. Создание файлов устройств

В современных системах Linux вы не создаете файлы устройств сами; это выполняется с помощью файловой системы devtmpfs и менеджера устройств udev (см. раздел 3.5). Однако полезно увидеть, как это было сделано, поскольку в редких случаях вам может понадобиться создать именованный канал.

Команда mknod создает одно устройство. Вы должны знать имя устройства, а также его старший и младший номера. Например, чтобы создать устройство /dev/sda1, используйте следующую команду:

# mknod /dev/sda1 b 8 2

Параметры b 8 2 определяют блочное устройство со старшим номером 8 и младшим номером 2. Для символьных устройств или именованных каналов используйте параметры c или p вместо b (для именованных каналов номера устройства опускаются).

Как отмечалось ранее, команда mknod полезна только для преднамеренного создания именованного канала. Одно время она была также полезна при создании отсутствующих устройств, когда производилось восстановление системы в режиме одного пользователя.

В старых версиях систем Unix и Linux обслуживание каталога /dev было весьма трудоемким. После каждого существенного обновления ядра или добавления драйвера появлялась возможность поддержки дополнительных типов устройств, это означало, что именам файлов устройств можно назначать новый набор старшего и младшего номеров устройств. Поддерживать это было трудно, поэтому в каждой системе имелась команда MAKEDEV в каталоге /dev для создания групп устройств. После обновления системы следовало попробовать найти обновленную команду MAKEDEV, а затем запустить ее, чтобы создать новые устройства.

Такая статичная система становилась неуклюжей, поэтому ее пришлось заменить. Первой попыткой исправления ситуации была файловая система devfs, реализация каталога /dev в пространстве ядра, содержащая все устройства, которые поддерживает текущее ядро. Однако в ней присутствовали определенные ограничения, которые привели к разработке менеджера устройств udev и файловой си­стемы devtmpfs.

3.5. Менеджер устройств udev

Излишняя усложненность ядра приводит к нестабильности в системе. Пример тому — управление файлами устройств: можно создавать файлы устройств в пространстве пользователя, так почему бы не выполнять это в ядре? Ядро системы Linux отправляет уведомления процессам в пространстве пользователя (они называются udevd) после обнаружения нового устройства в системе (например, после подключения USB-накопителя). С другой стороны, процесс в пространстве пользователя проверяет характеристики нового устройства, создает файл устройства, а затем выполняет необходимую инициализацию устройства.

Это была теория. К сожалению, на практике такой подход проблематичен: файлы устройств необходимы уже на ранней стадии загрузки системы, поэтому уведомления udevd должны начинать работу рано. Чтобы создать файлы устройств, менеджеру udevd не следует зависеть от устройств, для создания которых предназначен. Он должен выполнять начальный запуск очень быстро, чтобы остальная часть системы не оказалась в подвешенном состоянии, ожидая запуска менеджера udevd.

3.5.1. Файловая система devtmpfs

Файловая система devtmpfs была разработана для решения проблемы с доступностью устройств во время загрузки (см. подробности в разделе 4.2). Эта файловая система подобна старой devfs, но является упрощенной. Ядро создает файлы устройств по мере надобности, а также уведомляет менеджер udevd о том, что доступно новое устройство. После получения такого сигнала менеджер udevd не создает файлы устройств, а выполняет инициализацию устройства и отправляет уведомление процессу. Кроме того, он создает несколько символических ссылок в каталоге /dev для дальнейшей идентификации устройств. Примеры вы можете отыскать в каталоге /dev/disk/by-id, в котором каждому присоединенному диску соответствует одна или несколько записей.

Рассмотрим, например, такой типичный диск:

lrwxrwxrwx 1 root root 9 Jul 26 10:23 scsi-SATA_WDC_WD3200AAJS-_WD-WMAV2FU80671 -> ../../sda

lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 26 10:23 scsi-SATA_WDC_WD3200AAJS-_WD-WMAV2FU80671-part1 ->

  ../../sda1

lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 26 10:23 scsi-SATA_WDC_WD3200AAJS-_WD-WMAV2FU80671-part2 ->

  ../../sda2

lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jul 26 10:23 scsi-SATA_WDC_WD3200AAJS-_WD-WMAV2FU80671-part5 ->

  ../../sda5

Менеджер udevd дает имена ссылкам по типу интерфейса, а затем по информации об изготовителе и модели, серийному номеру и разделу (если применяется).