深入剖析Linux设备发现过程，解密系统如何识别硬件设备及其特性。 (linux 设备发现过程)

深入剖析Linux设备发现过程，解密系统如何识别硬件设备及其特性

Linux操作系统是世界上更流行的开源操作系统之一，因其高度的可定制性，广泛应用于不同领域，尤其在服务器、移动设备、物联网等领域受到广泛应用。Linux操作系统对硬件设备的支持也非常广泛，用户只需插入设备，操作系统就能自动识别硬件设备并完成设备驱动程序的加载，从而使设备能够正常工作。然而，这其中的实现细节并不是很清楚，本文将

一、基础知识

在开始深入剖析Linux设备发现过程之前，需要先了解一些基础知识。在Linux系统中，一切皆是文件，包括硬件设备。Linux系统会将硬件设备看作一个文件，称为设备文件，例如/dev/sda表示之一个SATA硬盘，/dev/tty1表示之一个控制台等。因此，设备驱动程序也需要以这种方式来访问设备。

对于Linux操作系统来说，设备驱动程序很关键，因为设备驱动程序直接负责将硬件设备与操作系统连接起来。在Linux系统中，设备驱动程序也可以看作一个文件，与设备文件类似，设备驱动程序文件名以“dev”开头，例如/dev/lp0表示之一个并口打印机设备驱动程序。

二、Linux设备发现过程

当用户打开Linux系统时，操作系统会自动识别计算机中存在的所有硬件设备，并加载相应的设备驱动程序。这个过程称为设备发现过程。设备发现过程包括以下几个步骤：

1.系统启动时进行的设备扫描

在Linux系统启动时，内核会扫描计算机中的所有设备，包括CPU、内存、硬盘、网卡等所有硬件设备。

2.系统启动时加载核心模块

在设备扫描完成后，内核会加载核心模块，包括ATA、USB等模块，这些模块可以识别并处理相应的硬件设备。

3.用户插入设备时的处理

当用户插入设备时，Linux系统也能够自动识别并处理相应的硬件设备。例如，如果用户插入一台USB摄像头，Linux系统会自动检测并加载该设备的驱动程序，使其能够正常工作。

4.设备移除时的处理

当用户移除硬件设备时，Linux系统也能够自动识别并卸载相应的设备驱动程序，避免占用系统资源。

三、Linux系统如何识别硬件设备及其特性

在设备发现过程中，设备驱动程序的加载是非常关键的一步。设备驱动程序直接负责将硬件设备与操作系统连接起来，使其能够正常工作。但是，系统如何识别存在的硬件设备？如何加载相应的设备驱动程序？

1.设备驱动程序的识别

Linux系统中，设备驱动程序是以模块的形式存在的。硬件设备可分为两类：一类是Linux内核支持的设备，这些设备已经有了相应的内核模块；另一类是Linux内核不支持的设备，这些设备的设备驱动程序并没有在内核中编译进去，需要用户手动加载。当用户插入设备时，系统会通过Ids表搜索该设备的识别码，从而确定该设备的类型，然后自动加载相应的设备驱动程序。如果系统中不存在相应的设备驱动程序，则需要手动下载并安装。

2.设备驱动程序的加载

当系统识别出硬件设备的类型后，会自动加载相应的设备驱动程序。设备驱动程序可以以模块的形式进行加载，也可以直接编译在内核中。

模块加载是指将设备驱动程序作为模块，在需要时进行加载。模块加载可以通过inod或modprobe命令进行执行。inod命令会将模块直接加载到系统中，但是需要用户手动维护模块的相关信息；而modprobe命令会先检查系统中是否有相关的模块，如果有则直接加载，如果没有则从相关配置文件中搜索并下载。

直接编译在内核中是指将设备驱动程序编译至内核镜像中，使其成为内核的一部分。这种方式在系统启动时会一次性全部加载，可以提高系统性能。但是，如果需要更新设备驱动程序，则需要重新编译整个内核镜像。

四、

Linux系统对硬件设备的支持是极为广泛的，用户只需要插入设备，系统就能自动识别硬件设备并完成设备驱动程序的加载，使设备能够正常工作。Linux设备发现过程包括系统启动时进行的设备扫描、系统启动时加载核心模块、用户插入设备时的处理以及设备移除时的处理。在设备驱动程序的识别上，系统会通过Ids表搜索该设备的识别码，从而确定该设备的类型，然后自动加载相应的设备驱动程序。而设备驱动程序的加载方式包括模块加载和直接编译在内核中两种方式。

因此，深入剖析Linux设备发现过程，能够更好的理解系统如何识别硬件设备及其特性，同时也对Linux系统的应用和开发有很大的意义。

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udev 是Linux kernel 2.6系列的设备管理器。它主要的功能是管理/dev目录底下的设备节点。它同时也是用来接替devfs及hotplug的功能，这意味着它要在添加／删除硬件时处理/dev目录以及所有用户空间的行为，包括加载firmware时。udev的最新版本依赖于升级后的Linux kernel 2.6.13的uevent接口的最新版本。使用新版本udev的系统不能在2.6.13以下版本启动，除非使用noudev参数来禁用udev并使用传统的／dev来进行设备读取。

inux 传统上使用静态设备创建方法，因此大量设备节点在 /dev 下创建（有时上千个），而不管相应的硬件设备是否真正存在。通常这由一个MAKEDEV脚本实现，这个脚本包含了许多通过世界上（有幽默意味，注）每一个可能存在的设备相关的主设备号和次设备号对mknod程序的调用。采用udev的毁枯方法，只有被内核检测到的设备才会获取为它们创建的设备节点。因为这些设备节点在每次系统启动时被创建，他们会被贮存在ramfs(一个内存中的文件系统，不占用任何磁盘空间).设备节点不需要大量磁盘空间，因此它使用的内存可以忽略。

udev 执行　　sysfs怎样知道设备出现 在系统？应该使用什么设备号？对于被编进kernel的driver,当被kernel监测到时，直接注册目标with sysfs。使用模块方式编译的，当模余余扰块被load时，如前。once sysfs文件系统被mounted (on /sys),the data which the built-in drivers registered with sysfs are available to userspace process and to udev for device node creation.

　　udev初始化脚本创建这些 设备节点当linux boot时；这个脚本starts with 注册/in/udev/ 作为一个 hotplug事件管理者。热插拔事件不应该发生在这个过程中，然而udev is registered just in case they do occur.然后udevstart program walk through the /sys filesystem and 创建符合描述的设备在/dev。例如：/sys/class/tty/vcs/dev/包括string “7:0”.这个字符串被udevstart使用来创建/dev/vcs，主设备号7and此设备号0。每一个udevstart创建的设备的权限设置来 自/etc/udev.d/permission.d/目录。这些numbered(有限的) 基本相似LFS bootscripts.如果找不到创建的设备权限文件，默认perissions to 600 and ownership to root:root./dev目录下创建的节点根据 /etc/udev/rules.d/目录下的文件来configured.

　　当一个新设备连 接被kernel监测到，kernel会产生一个hotplug event 并查找/proc/sys/kernel/hotplug去找出管理设备连接的用户空间程序。udev初始化脚本注册udev as this hander.当hotplug events发生时，kernel通知udev 去检测/sys 文竖旦件系统附属于这个新设备的信息并create 它的/dev/入口。

　　这带给我们一个问题：exists with udev,and likewise with devfs before it.？就像先有鸡还是先有蛋。大部分linux distrubtions

　　管理加载模块通过/etc/modules.conf.access to 设备节点引起相应的kernel模块来加载。然而对于udev,这种方法不能正常工作，因为模块没有加载时，设备节点不存在。为了解决这个问题，模块脚本 加到了lfs-bootscripts包中，和/etc/sysconfig/modules在一起。通过添加module names到module file中，这些模块在计算机启动时被加载。这样，udev就可以去检测设备并创建相应的设备节点。

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