Linux中的UDEV机制与守护进程

Linux中的UDEV守护进程

udev简介
守护进程
- 守护进程概念
- 守护进程程序设计
- 守护进程的应用
- 守护进程和后台进程的区别
UDEV的配置文件
自动挂载U盘

udev简介

udev是一个设备管理工具，udev以守护进程的形式运行，通过侦听内核发出来的uevent来管理/dev目录下的设备文件。udev在用户空间运行，而不在内核空间运行。它能够根据系统中的硬件设备的状态动态更新设备文件，包括设备文件的创建，删除等。设备文件通常放在/dev目录下。使用udev后，在/dev目录下就只包含系统中真正存在的设备。

守护进程

守护进程概念

Linux Daemon（守护进程）是运行在后台的一种特殊进程。它独立于控制终端并且周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件。它不需要用户输入就能运行而且提供某种服务，不是对整个系统就是对某个用户程序提供服务。Linux系统的大多数服务器就是通过守护进程实现的。常见的守护进程包括系统日志进程syslogd、 web服务器httpd、邮件服务器sendmail和数据库服务器mysqld等。守护进程的名称通常以d结尾。
　　UDEV守护进程，它能够根据系统中的硬件设备的状态动态更新设备文件，包括设备文件的创建，删除等。
　　
基本特点

生存周期长[非必须]，一般操作系统启动的时候就启动，关闭的时候关闭
守护进程和终端无关联，也就是他们没有控制终端，所以当控制终端退出，也不会导致守护进程退出
守护进程是在后台运行，不会占着终端，终端可以执行其他命令
一个守护进程的父进程是init进程（进程号为1），因为它真正的父进程在fork出子进程后就先于子进程exit退出了，所以它是一个由init继承的孤儿进程。

linux操作系统本身是有很多的守护进程在默默执行，维持着系统的日常活动。
在这里插入图片描述
ppid = 0：内核进程，跟随系统启动而启动，生命周期贯穿整个系统。
cmd列名带 [ ] 这种，叫内核守护进程
老祖init：也是系统守护进程，它负责启动各运行层次特定的系统服务；所以很多进程的PPID是init，也负责收养孤儿进程。
cmd列中名字不带[]的普通守护进程（用户集守护进程）

守护进程程序设计

直接借助damon()函数完成
参考博文1：Linux 守护进程-编程鸟
参考博文2：Linux:守护进程-何小柒（qi)～

函数分析

damon 函数:

功能：创建守护进程
原型：
```
int daemon(int nochdir, int noclose);
```
参数：
- nochdir：为0时表示将当前目录更改至"/"
- noclose：为0时表示将标准输入、标准输出、标准错误重定向至"/dev/null"
返回值：成功则返回0，失败返回-1

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

//C 库函数 char *asctime(const struct tm *timeptr) 返回一个指向字符串的指针，它代表了结构 struct timeptr 的日期和时间。
//C 库函数 struct tm *localtime(const time_t *timer) 使用 timer 的值来填充 tm 结构。timer 的值被分解为 tm 结构，并用本地时区表示。
/*
struct tm {
	int tm_sec;    秒，范围从 0 到 59        
	int tm_min;    分，范围从 0 到 59        
	int tm_hour;    小时，范围从 0 到 23       
	int tm_mday;    一月中的第几天，范围从 1 到 31         
	int tm_mon;    月份，范围从 0 到 11       
	int tm_year;    自 1900 起的年数       
	int tm_wday;    一周中的第几天，范围从 0 到 6       
	int tm_yday;    一年中的第几天，范围从 0 到 365         
	int tm_isdst;   夏令时           
};
   */

static bool flag = true;
void handler(int sig)
{
    printf("I got a signal %d\nI'm quitting.\n",sig);
    flag =false;
}

int main()
{

    time_t t;
    int fd;
    //创建守护进程

    if(-1 == daemon(0, 0))
    {
        printf("daemon error\n");
        exit(1);
    }
    //设置信号处理函数
    struct sigaction act;
    act.sa_handler = handler;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags = 0;
    if(sigaction(SIGQUIT, &act, NULL))
    {
        printf("sigaction error.\n");
        exit(0);
    }

    //进程工作内容
    while(flag)
    {
    	//该程序只是每5秒获取时间并记录在tdaemon.log，根据需求自定义设计
    	/*************守护进程执行程序*************/
        fd = open("/home/yuanjl/arm-linux/tdaemon.log", O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND,0644);
        if(fd == -1)
            printf("open error\n");
        t = time(0);
        char *buf = asctime(localtime(&t));
        write(fd, buf, strlen(buf));
        close(fd);
        sleep(5);
    }
    return 0;
}

有关信号的相关知识可参考：Linux系统编程—进程间的通信方式

若要设置为开机自启动，则在rc.local最后面加上绝对路径下的可执行程序。
打开rc.local文件

sudo vi /etc/rc.local

例如：

/home/yuanjl/arm-linux/UDEV/tttdaemon

守护进程的应用

需求：要求串口刷手机抖音的程序一直保持运行，防止应用程序崩溃意外。

编写判断某进程是否在运行的程序：

int judge()
{
    FILE *file;
    char buffer[128] ={'\0'};
    //检测抖音工具进行是否运行
    char *cmd = "ps -elf|grep douyinUtils |grep -v grep ";

	//终端执行cmd指令，并将返回的数据放入file文件流
    file = popen(cmd, "r");
    //将file文件流的128字节写入buffer指针
    fgets(buffer,128, file);
    
    if(strstr(buffer, "douyinUtils") != NULL)
    {
    	printf("douyinPro is running\n");
        return 0;
    }
    else
    {
    	printf("douyinPro is not running\n");
        return -1;
    }

    printf("%s\n", buffer);
    return 0;
}

编写守护进程，不让程序退出：

#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

static bool flag = true;
//信号处理函数
void handler(int sig)
{
    printf("I got a signal %d\nI'm quitting.\n",sig);
    flag =false;
}

int judge()
{
    FILE *file;
    char buffer[128] ={'\0'};
    
    char *cmd = "ps -elf|grep douyinUtils |grep -v grep ";
    file = popen(cmd, "r");
    fgets(buffer,128, file);

    if(strstr(buffer, "douyinUtils") != NULL)
        return 0;
    else
        return -1;
 

    printf("%s\n", buffer);
    return 0;
}
int main()
{

    time_t t;
    int fd;
    //创建守护进程
    if(-1 == daemon(0, 0))
    {
        printf("daemon error\n");
        exit(1);
    }
    //设置信号处理函数
    struct sigaction act;
    act.sa_handler = handler;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags = 0;
    if(sigaction(SIGQUIT, &act, NULL))
    {
        printf("sigaction error.\n");
        exit(0);
    }

    //进程工作内容
    while(flag)
    {
    	//抖音工具进程异常 重新启动程序
        if(judge() == -1)
        {
            system("/home/pi/arm-linux/udev/douyinUtils &"); 	// & 表后台启动
        }
        sleep(2);
    }
    return 0;
}

查看某个进程的详细信息：

ps -elf|grep douyinUtils |grep -v grep
ps -elf|grep douyinUdev |grep -v grep

杀死某个进程指令：

sudo kill -9 进程号

程序运行结果：
在这里插入图片描述

守护进程和后台进程的区别

守护进程和终端不挂钩；后台进程能往终端上输出东西(和终端挂钩)；
守护进程关闭终端时不影响，守护进程不会随着终端的退出而退出；

UDEV的配置文件

参考博文1：Linux 基础 – udev 和 rules 使用规则
参考博文2：Ubuntu udev rules
　　规则文件是 udev 里最重要的部分，默认是存放在/etc/udev/rule.d/ 下。所有的规则文件必须".rules"后缀名
下面是两个简单的规则举例：

SUBSYSTEM==''usb", ENV{DEVTYPE}=="usb_device", MODE="0666"

检测到设备为usb子系统，设备类型DEVTYPE为usb类型，则给设备创建0666的访问权限

KERNEL=="sda", NAME="my_root_disk", MODE="0660"

KERNEL 是匹配键，NAME 和 MODE 是赋值键。如果有一个设备的内核名称为sda，则该条件生效，执行后面的赋值：在 /dev 下产生一个名为my_root_disk 的设备文件，并把设备文件的权限设为 0660

查看设备更多信息指令：

udevadm info --attribute-walk --name=/dev/设备名字

udev 规则的匹配键

匹配键	功能
ACTION	事件（uevent）的行为，例如：add（添加设备）、remove（删除设备）
KERNEL	内核设备名称，例如：sda，cdrom
DEVPATH	设备的 devpath 路径
SUBSYSTEM	设备的子系统名称，例如：sda 的系统为 block
BUS	设备在 devpath 里的总线名称，例如：usb
DRIVER	设备在 devpath 的设备驱动名称，例如：ide-cdrom
ID	设备在 devpath 里的识别号
SYSFS{filename}	设备的 devpath 路径下，设备的属性文件 “filename” 里的内容
ENV{key}	环境变量。在一条规则中，可以设定最多五条环境变量的匹配键
PROGRAM	调用外部命令
RESULT	外部命令 PROGRAM 的返回结果

自动挂载U盘

插入U盘，通过dmesg查看开机信息，检测到sda，通过ls /dev/sda 也可查看设备，但无法看到设备里面的内容。
在这里插入图片描述
需要手动将dev底下的U盘挂载到mnt根目录才能看到内容：

sudo mount /dev/sda /mnt/

在这里插入图片描述

自动挂载U盘
在/etc/udev/rules.d/下面创建usbblock.rules规则文件：

sudo vi /etc/udev/rules.d/usbblock.rules

添加自动挂载U盘规则：

ACTION=="add", SUBSYSTEMS=="usb", SUBSYSTEM=="block", RUN{program}+="/bin/mkdir/media/%k" ,RUN{program}+="/usr/bin/systemd-mount --no-block --collect $devnode/media/%k"