【udev用户空间设备管理】udev规则文件

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在 Linux 系统的世界里，设备管理是一个重要的环节。而 udev 作为 Linux 用户空间的设备管理器，在其中扮演着关键角色。今天，我们就来深入了解一下 udev 规则文件，看看它是如何工作的，以及我们该如何运用它来更好地管理设备。

一、udev 是什么

小伙伴们，你们知道在 Linux 系统里，设备是怎么被管理的吗？其实有个叫 udev 的家伙在帮忙呢。它就像一个设备管家，能动态地处理设备的连接和断开，还能给设备起名字，是不是很厉害？

udev 运行在用户空间，它可以根据系统内核发出的 uevent 事件来动态管理 /dev 目录下的设备节点。意味着当你插入一个 USB 设备、连接一个外部硬盘或者其他硬件时，udev 会迅速做出反应，创建相应的设备节点，让系统能够识别和使用这些设备。

与传统的设备管理方式相比，udev 有很多优势。传统方式下，设备节点是静态创建的，不管设备是否连接，对应的节点都存在，这不仅浪费资源，还可能导致一些混淆。而 udev 是动态创建设备节点的，只有当设备连接到系统时，才会创建相应的节点，设备断开后，节点也会被移除，非常高效和整洁。

二、udev 规则文件的重要性

udev 的强大功能很大程度上依赖于其规则文件。udev 规则文件就像是给 udev 制定的操作手册，告诉 udev 当特定设备出现时该如何处理。通过编写规则文件，我们可以自定义设备的命名、设置设备的权限、指定设备的符号链接等等。

比如说，你有多个 USB 设备，每次插入时系统给它们分配的设备名可能不一样，这会给我们使用带来麻烦。但有了 udev 规则文件，我们就可以为每个 USB 设备设置固定的设备名，这样不管你什么时候插入，它的名字都是固定的，是不是很方便？

三、udev 规则文件的位置

udev 规则文件通常存放在两个主要的目录下，不同的 Linux 发行版基本都遵循这个规范。

一个是/lib/udev/rules.d/，这个目录下的规则文件是系统默认的，由系统或软件包安装时自动创建。这些规则文件负责处理系统中大部分常见设备的管理，一般情况下我们不要去修改它们，以免影响系统的正常运行。

另一个是/etc/udev/rules.d/，这个目录是给用户自定义规则文件用的。我们自己编写的规则文件就放在这里，而且用户自定义的规则文件优先级比/lib/udev/rules.d/目录下的要高，当两者有冲突时，会以用户自定义的为准。

四、udev 规则文件的命名规则

udev 规则文件的命名是有讲究的，通常的格式是 “数字 + 文件名 +.rules”。这里的数字决定了规则文件的执行顺序，数字越小，执行越早。

比如说，10-udev-test.rules会比20-udev-test.rules先执行。这样的命名规则可以让我们控制规则的执行顺序，避免不同规则之间出现冲突。

我们在命名自己的规则文件时，要根据规则的重要性和依赖关系来选择合适的数字。如果你的规则需要在系统默认规则之前执行，就可以选择一个较小的数字；如果需要在之后执行，就选择一个较大的数字。

五、udev 规则文件的基本结构

udev 规则文件由一系列规则组成，每条规则由多个键值对构成，键值对之间用逗号分隔。这些键分为匹配键和赋值键，匹配键用于匹配特定的设备，赋值键则用于对匹配到的设备进行设置。

5.1 匹配键

常见的匹配键有很多，下面给大家介绍几个常用的：

• KERNEL：匹配设备的内核设备名，比如sda、ttyUSB0等。
• SUBSYSTEM：匹配设备所属的子系统，比如usb、block、tty等。
• ATTR{attribute}：匹配设备的属性，属性是设备在 sysfs 文件系统中的属性值。例如ATTR{size}=="1000000"表示匹配大小为 1000000 的设备。
• ENV{variable}：匹配环境变量，这些环境变量是由内核或 udev 之前的规则设置的。

5.2 赋值键

赋值键用于对匹配到的设备进行各种设置，常用的有：

• NAME：设置设备节点的名称。需要注意的是，并不是所有设备都可以设置 NAME，对于一些块设备等，可能需要使用 SYMLINK。
• SYMLINK：为设备节点创建符号链接。比如SYMLINK+="myusb"，就会在 /dev 目录下创建一个指向该设备节点的 myusb 符号链接。
• MODE：设置设备节点的权限，比如MODE="0666"表示允许所有用户读写该设备。
• OWNER：设置设备节点的所有者。
• GROUP：设置设备节点的所属组。

下面来看一个简单的规则示例：

SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="1234", ATTR{idProduct}=="5678", SYMLINK+="myusbdevice"

这条规则的意思是：当子系统为 usb，且设备的 idVendor 为 1234，idProduct 为 5678 时，为该设备创建一个名为 myusbdevice 的符号链接。

六、规则文件中的通配符和特殊字符

在 udev 规则文件中，还可以使用通配符和特殊字符来增强规则的灵活性。

6.1 通配符

• *：匹配任意长度的任意字符。比如KERNEL=="sda*"可以匹配sda、sda1、sda2等。
• ?：匹配任意单个字符。例如KERNEL=="ttyUSB?"可以匹配ttyUSB0到ttyUSB9。
• []：匹配指定范围内的字符。比如KERNEL=="ttyUSB[0-3]"可以匹配ttyUSB0、ttyUSB1、ttyUSB2、ttyUSB3。

6.2 特殊变量

• %k：表示内核设备名，也就是 KERNEL 匹配到的值。
• %n：表示设备的编号，比如对于sda1，% n 就是 1。
• %p：表示设备在 sysfs 中的路径。

例如，SYMLINK+="usb/%k"会创建一个指向该设备节点的符号链接，路径为 /dev/usb/ 内核设备名。

七、编写 udev 规则的步骤

编写 udev 规则并不是一件难事，按照以下步骤来做，就能轻松搞定。

1. 确定设备属性

首先，我们需要获取要匹配设备的属性信息，这可以通过udevadm info命令来实现。

比如，我们要获取一个 USB 设备的信息，可以先插入设备，然后执行以下命令：

udevadm info -a -p /sys/class/usb_device/设备路径

其中，设备路径可以通过ls /sys/class/usb_device/来查看。

执行命令后，会输出该设备的详细属性信息，包括 KERNEL、SUBSYSTEM、ATTR 等，这些信息将作为我们编写规则的依据。

2. 编写规则

根据获取到的设备属性，结合我们的需求，编写相应的规则。在编写过程中，要注意使用正确的匹配键和赋值键，以及通配符和特殊变量。

3. 测试规则

规则编写完成后，我们需要测试一下规则是否有效。可以使用udevadm test命令来测试：

udevadm test /sys/class/设备类/设备名

如果测试过程中没有报错，并且达到了我们预期的效果，说明规则编写成功。

4. 重新加载规则

当我们修改了规则文件后，需要重新加载规则才能生效，可以使用以下命令：

udevadm control --reload-rules

然后可以拔插设备，看看规则是否起作用。

八、udev 规则文件应用示例

1. 为 USB 设备设置固定的设备名

假设我们有一个 USB 设备，其 idVendor 为 0483，idProduct 为 5750，我们想给它设置一个固定的设备名myusb。

首先，通过udevadm info获取设备属性，确认其 SUBSYSTEM 为usb，idVendor 和 idProduct 分别为 0483 和 5750。

然后，在/etc/udev/rules.d/目录下创建一个规则文件，比如99-usb-naming.rules，在文件中写入以下内容：

SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="0483", ATTR{idProduct}=="5750", SYMLINK+="myusb"

保存文件后，执行udevadm control --reload-rules重新加载规则，然后拔插 USB 设备，在 /dev 目录下就会看到myusb这个符号链接了。

2. 根据设备属性设置权限

如果我们想让某个串口设备（比如ttyUSB0）允许所有用户读写，可以编写如下规则：

创建99-serial-permissions.rules文件，内容为：

KERNEL=="ttyUSB0", MODE="0666"

重新加载规则后，该串口设备的权限就会被设置为 0666。

3. 自动挂载 USB 设备

虽然 udev 本身不直接负责挂载文件系统，但它可以配合 mount 命令来实现自动挂载。

比如，我们想在插入一个特定的 USB 硬盘（假设其 UUID 为 1234-5678）时，自动将其挂载到/mnt/usbdisk目录。

首先，创建挂载点：

mkdir /mnt/usbdisk

然后创建规则文件99-usb-mount.rules，内容为：

SUBSYSTEM=="block", ENV{ID_FS_UUID}=="1234-5678", ACTION=="add", RUN+="/bin/mount /dev/%k /mnt/usbdisk"
SUBSYSTEM=="block", ENV{ID_FS_UUID}=="1234-5678", ACTION=="remove", RUN+="/bin/umount /mnt/usbdisk"

这里，SUBSYSTEM=="block"表示匹配块设备，ENV{ID_FS_UUID}=="1234-5678"通过 UUID 来匹配设备，ACTION=="add"表示设备添加时执行挂载命令，ACTION=="remove"表示设备移除时执行卸载命令。

不过需要注意的是，使用 RUN 执行命令时要确保命令的路径正确，并且尽量使用绝对路径。另外，对于复杂的挂载需求，可能还需要考虑文件系统类型等因素。

九、udev 规则文件的管理和调试

1. 查看已有的规则

我们可以使用ls命令查看/lib/udev/rules.d/和/etc/udev/rules.d/目录下的规则文件，了解系统中已有的规则。

2. 调试规则

如果规则没有按照预期工作，可以通过查看 udev 的日志来进行调试。udev 的日志通常保存在/var/log/udev或通过journalctl -u systemd-udevd命令查看。

在日志中，我们可以看到 udev 处理设备事件的过程，以及规则的执行情况，从而找出规则存在的问题。

3. 禁用不需要的规则

如果某些系统默认的规则我们不需要，可以在/etc/udev/rules.d/目录下创建一个同名的规则文件（但数字更大），在文件中写入ENV{UDevRuleOverride}="1"来覆盖原规则，或者直接删除原规则文件（不推荐，可能会影响系统更新）。

十、udev 规则文件核心内容

通过以上的介绍，相信大家对 udev 规则文件有了更深入的了解。udev 规则文件为我们管理 Linux 设备提供了强大的灵活性，只要我们掌握了它的基本用法，就能够根据自己的需求自定义设备的管理方式，让 Linux 系统更好地为我们服务。希望这篇文章能对你有所帮助，快去动手试试编写自己的 udev 规则吧！