U盘在linux上的工作过程，插拔，插入，响应

原文：http://1no1.blog.sohu.com/213402207.html

U盘的热拔插/自动挂载跟linux2.6 kernel、 udev、 hal、 dbus 、gnome-mount 、thunar的关系
插入新设备后，
kernel 发现设备变化反应到 sysfs 上并通知 udev，
udev 把硬件相关内容送给 hal，
hal 过滤、处理之后发送信息到 dbus 总线，
thunar 从 dbus 收到信息后在 xfdesktop 桌面显示新图标，
用户点击桌面图标后用 pmount 把设备挂上，打开挂载 目录。

具体的说就是：

 这是当时的情况，如今小有变化，gnome缺省使用 gnome-mount 而不是 pmount 了，gnome-mount 使用 gconf-editor 配置，而不是 pmount 的策略，其余机制没啥变化。

(原发于BBS Linux 版面)

关键字: sysfs, hotplug, udev, hal, gnome-volume-manager, pmount

关于自动挂载可移动存储介质，譬如 u 盘啥的一直是很多人想要实现的东东，缺省的，对于高版本内核的系统，gnome 里面是可以这样的，这个原因恐怕很多人还不是很清楚，那天看了两眼，来解释一下，有啥不对的地方，还请指出
 
自动挂载磁盘分区的操作从底层来说，是要内核支持的，2.6 内核的sysfs 虚拟文件系统就提供了这一支持，这个文件系统 (/sys/) 通常用于反应系统硬件信息，总线上的设备变化、网络设备的变化等事件在这里都能反应出来，这个文件系统的变化配合上内核的 hotplug 机制就可以掌握硬件改动相关的信息了。
 
说到内核的 hotplug 机制，简单地说就是在硬件发生变化的时候去通知某一用户态程序，缺省是 /sbin/hotplug，不过现在它已经被 udev 取代了，收到信息之后，udev 会根据 sysfs 的变化调用一些脚本来处理这个事件，这里的处理是指某个用户空间的动作，而不是加载驱动，加载驱动是内核自己的事情，在 udev 反应过来之前就完成了。
 
下面轮到我们著名的硬件抽象层 (HAL) 程序的了，这个程序有一个派驻到 udev 的脚本，把硬件改动信息部分地送到自己这里来处理，根据它的不同设置，有可能会提示某些东东来挂载磁盘阿、检测新进来的数码相机阿……
 
那 hal 怎么发出通知呢? 这是利用一个新兴的系统内用户空间消息总线系统 -- dbus 来完成的，hal 会通过 dbus 上的一条消息总线把新加入的块设备和相关的挂载提示信息，比如加载选项 sync, iocharset 之类的信息发送到总线上来，只等待一个终结者来接受并处理这些信息了。
 
这个终结者对于 gnome 来说就是 gnome-volume-manager (名字太长了，下面简称 gvm)，它从 dbus 上探听消息，当发现有设备挂载提示的时候就会尝试把设备挂载上来。缺省的，还会打开一个 nautilus 浏览窗口来浏览新挂载上的分区的内容。
 
嗯，最后一个问题就是怎么挂了，众所周知，如果块设备在 /etc/fstab 里没有描述存在的话，挂载就比较麻烦:

本来如果有 fstab 中的 user 属性的话，普通用户可以挂载，但  现在没有，普通用户没法挂
如果 sudo 授权的话，用户可能获得挂载其他分区的过大权限，危及 系统安全。
pmount 就是这个工具链上的最后一环，它可以代表用户 (运行 gvm 的用户) 来挂载一个属于他的可移动存储设备，即使 fstab 里没有这个设备存在，缺省的挂载位置是 /media/ 下，和 块设备同名，比如 /dev/sda1 挂载到 /media/sda1/ 目录。
 
嗯，综上，设备的自动挂载就完成了，呵呵，希望一大堆的关键词没把大家搞晕，回顾一下: kernel 发现设备变化反应到 sysfs 上并通过 hotplug 机制通知udev， udev 把硬件相关内容送给 hal，hal 过滤、处理之后发送信息到 dbus 上，在 dbus 上等候的 gvm 收到消息后用 pmount 把设备挂上，这样，设备的自动挂载就完成了 :)

从具体实现层面来说就是：

App
↑              App等候设备处理信息并挂载设备
D-Bus
↑              过滤处理内容后送给D-Bus
HAL             它是一个位于操作系统和驱动程序之上，运行在用户空间中的服务程序
↑              把硬件相关内容送到HAL
udev
↑              kernel2.6发现设备变化反映到sysfs, 并通过hotplug机制通知udev
Linux Kernel2.6 自动调用驱动模块

1. 自动挂载磁盘分区的操作从底层来说，是要内核支持的，2.6 内核的sysfs 虚拟文件系统就提供了这一支持，这个文件系统 (/sys/) 通常用于反应系统硬件信息，总线上的设备变化、网络设备的变化等事件在这里都能反应出来，这个文件系统的变化配合上内核的 hotplug 机制就可以掌握硬件改动相关的信息.
说到内核的 hotplug 机制，简单地说就是在硬件发生变化的时候去通知某一用户态程序，缺省是 /sbin/hotplug，不过现在它已经被 udev 取代了，收到信息之后，udev 会根据 sysfs 的变化调用一些脚本来处理这个事件，这里的处理是指某个用户空间的动作，而不是加载驱动，加载驱动是内核自己的事情，在 udev 反应过来之前就完成了.

2. 下面轮到我们著名的硬件抽象层(HAL)
HAL是Hardware Abstraction Layer的首字母缩写。我最早是在Winnt 3.5的帮助中知道这个名词的，对帮助文档中的说法我比较认同，所以一直对它抱有好感。不过Windows下的HAL和Linux下的HAL两者所指并非相同之物：
Windows 下的HAL ： 位于操作系统的最底层，直接操作物理硬件，隔离与硬件相关的信息，为上层的操作系统和设备驱动程序提供一个统一的接口，起到对硬件的抽象作用。有了HAL，编写驱动程序就容易多了，因为HAL的接口不但使用简单，而且具有更好的可移植性（没用过）。
Linux 下的HAL ：至于对硬件的抽象，Linux内核早就有类似机制，只不过没有专门的名称罢了。而Linux的HAL指的并非这个，它不是位于操作系统的最底层，直接操作硬件，相反，它位于操作系统和驱动程序之上，是一个运行在用户空间中服务程序。
我们知道，Linux和所有的Unix一样，习惯用文件来抽象设备，任何设备都是一个文件，比如/dev/mouse是鼠标的设备文件。这种方法看起来不 错，每个设备都有统一的形式，但使用并不那么容易，设备文件名没有什么规范，从简单的一个文件名，你无法得知它是什么设备，具有有什么特性。
结果形成这样的尴尬：有了设备和设备驱动程序，却不知道如何使用它。这些乱七八糟的设备文件，让设备的管理和应用程序的开发都变得很麻烦，所以有必要提供一个硬件抽象层，来为上层应用程序提供一个统一的接口，Linux的HAL就这样应运而生了。
但HAL并不提供诸如拍照和刻录等之类的功能，相反它只是告诉应用程序，系统中有哪些设备可用，以及这些设备的类型、特性和能力等。主要说来，它提供以下几项功能：
1.         获取指定类型的设备列表。
2.         获取/更改设备的属性值。
3.         获取设备具有的能力描述。
4.         设备插入/拔除时，通知相关应用程序。
5.         设备属性或能力变化时，通知相关应用程序。
udev创建dev下的文件结点，加载驱动程序，让设备处于可用状态。而HAL则告诉应用程序，现在有哪些设备可用，这些设备的类型、特性和能力，让应用程序知道如何使用它们。
设备的属性管理是HAL最重要任务之一，有的设备属性来源于实际的硬件，有的来源于设备信息文件(/usr/share/hal/fdi/)，有的来源其 它配置信息(如/usr/share/hwdata/)。设备属性的都有标准的定义，这些属性定义是HAL的SPEC的主要内容之一，可以参考
http://people.freedesktop.org/~david/hal-spec/hal-spec.html

3.  udev & HAL
udev通过NetLink注册内核的设备事件，当有设备插入/拔除时，udev就会收到通知，它会从事件中所带参数和sysfs中的信息，加载适当的驱动程序，创建dev下的结点，让设备处于可用的状态。
.         udev只是一个框架，它的行为完全受它的规则所控制，这些规则存放在目录/etc/udev/rules.d/中，其中90-hal.rules是用 来让udev把设备插入/拔除的事件通过socket socket:/org/freedesktop/hal/udev_event转发给HAL的。
.         HAL挂在socket:/org/freedesktop/hal/udev_event上等待事件，有事件发生时就调用函数 hald_udev_data处理，它先从事件中取出主要参数，创建一个hotplug_event对象，把它放入事件队列中，然后调用 hotplug_event_process_queue处理事件。
.         函数hotplug_event_begin负责具体事件的处理，它把全部事件分为四类，并分别处理 hotplug_event_begin_sysfs处理普通设备事件，hotplug_event_begin_acpi处理ACPI事 件，hotplug_event_begin_apm处理APM事件，hotplug_event_begin_pmu处理PMU事件。要注意的是，后三 者的事件源并非源于udev，而是在device_reprobe时触发的 (osspec_device_reprobe/hotplug_reprobe_tree /hotplug_reprobe_generate_add_events/acpi_generate_add_hotplug_event)。
.         函数hotplug_event_begin_sysfs中，如果是插入设备，则创建一个设备对象，设置设备的属性，调用相关callouts，然后放 入设备列表中，并触发signal让dbus通知相关应用程序。如果是拔除设备，则调用相关callouts，然后从设备列表中删除，并触发signal 让dbus通知相关应用程序。
.         应用程序可以主动调用HAL提供的DBUS接口函数，这些函数在libhal.h中有定义。应用程序也可以注册HAL的signal，当设备变化时，HAL通过DBUS上报事件给应用程序。
.         callout是HAL一种扩展方式，它在设备插入/拔除时执行。可以在设备信息文件中(/usr/share/hal目录)指定。
.         addon也是HAL一种扩展方式，它与callout的不同之处在于addon往往是事件的触发者，而不是事件的消费者。HAL的事件源主要源于 udev，而udev源于kernel的hotplug，然而有的设备如电源设备、磁盘设备和特殊按键等，它们并不产生hotplug事件。HAL就得不 到通知，怎么办呢，addon就是用于支持新事件源的扩展方式。比如addon-acpi从/proc/acpi/event或者/var/run /acpid.socket收到事件，然后转发成HAL事件。addon-storage检测光盘或磁盘的状态，并设置设备的属性。addon- keyboard检测一些特殊按键，并触发相应事件。
access-check/ci-tracker/ck-tracker负责权限的检查，里面提到的PolicyKit/ConsoleKit不是太熟悉，有时间再看看。
简单的说，HAL就是一个设备数据库，它管理当前系统中所有的设备，你可以以多种灵活的方式去查询这些设备，可以获取指定设备的特性，可以注册设备变化事件。

4. 那 hal 怎么发出通知呢? 这是利用一个新兴的系统内用户空间消息总线系统 -- dbus 来完成的，hal 会通过 dbus 上的一条消息总线把新加入的块设备和相关的挂载提示信息，比如加载选项 sync, iocharset 之类的信息发送到总线上来，只等待一个终结者来接受并处理这些信息了.

5. 这个终结者对于 gnome 来说就是 gnome-volume-manager (名字太长了，下面简称 gvm)，它从 dbus 上探听消息，当发现有设备挂载提示的时候就会尝试把设备挂载上来。缺省的，还会打开一个 nautilus 浏览窗口来浏览新挂载上的分区的内容。
嗯，最后一个问题就是怎么挂了，众所周知，如果块设备在 /etc/fstab 里没有描述存在的话，挂载就比较麻烦:

 

本来如果有 fstab 中的 user 属性的话，普通用户可以挂载，但  现在没有，普通用户没法挂
如果 sudo 授权的话，用户可能获得挂载其他分区的过大权限，危及 系统安全。

pmount 就是这个工具链上的最后一环，它可以代表用户 (运行 gvm 的用户) 来挂载一个属于他的可移动存储设备，即使 fstab 里没有这个设备存在，缺省的挂载位置是 /media/ 下，和 块设备同名，比如 /dev/sda1 挂载到 /media/sda1/ 目录。

嗯，综上，设备的自动挂载就完成了，呵呵，希望一大堆的关键词没把大家搞晕，回顾一下: kernel 发现设备变化反应到 sysfs 上并通过 hotplug 机制通知udev， udev 把硬件相关内容送给 hal，hal 过滤、处理之后发送信息到 dbus 上，在 dbus 上等候的 gvm 收到消息后用 pmount 把设备挂上，这样，设备的自动挂载就完成.
PS:HAL的相关文件:
首先是硬件信息文件fdi的路径会有：
/usr/share/hal/fdi 通常是由系统程序安装包提供的文件。
/etc/hal/fdi 这里是用户或者管理员修改fdi的位置。
这两个路径下各自存在information policy preprobe等3个目录，用来存放不同用途的fdi文件。后面再解释。

其次是HAL的一些Callout和Addon，他们位于 /usr/lib/hal/scripts 及 /usr/lib/hal/ 下面

再有一些与HAL本身相关的配置文件等：
/etc/init.d/hal hal的启动脚本
/etc/udev/rules.d/95-hal.rules  HAL在UDEV中的规则
/etc/dbus-1/system.d/hal.conf  HAL的一些常用的Interface在DBUS中的权限设置。

相关程序
/usr/bin/lshal
/usr/bin/hal-device
/usr/bin/hal-get-property
/usr/bin/hal-set-property
/usr/bin/hal-find-by-capability
/usr/bin/hal-find-by-property
/usr/bin/hal-disable-polling
/usr/bin/hal-is-caller-locked-out
/usr/bin/hal-lock
/usr/sbin
/usr/sbin/hald

参考：http://blog.csdn.net/colorant/archive/2008/07/04/2611559.aspx

另外，关于HAL热拔插的文档：

http://wiki.archlinux.org/index.php/HAL_%28%E7%AE%80%E4%BD%93%E4%B8%AD%E6%96%87%29