Add patches for mpfr, binutils, glibc, bash
[linux_from_scratch.git] / chapter07 / udev.xml
blob548a2d2eef3a1c6b7312ded872c4e111e3ff6a18
1 <?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>
2 <!DOCTYPE sect1 PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook XML V4.5//EN"
3   "http://www.oasis-open.org/docbook/xml/4.5/docbookx.dtd" [
4   <!ENTITY % general-entities SYSTEM "../general.ent">
5   %general-entities;
6 ]>
8 <sect1 id="ch-scripts-udev">
9   <?dbhtml filename="udev.html"?>
11   <title>Device and Module Handling on an LFS System</title>
13   <indexterm zone="ch-scripts-udev">
14     <primary sortas="a-Udev">Udev</primary>
15     <secondary>usage</secondary>
16   </indexterm>
18   <para>In <xref linkend="chapter-building-system"/>, we installed Udev
19   from the systemd source package. Before we go into the details regarding
20   how this works, a brief history of previous methods of handling devices
21   is in order.</para>
23   <para>Linux systems in general traditionally use a static device creation
24   method, whereby a great many device nodes are created under <filename
25   class="directory">/dev</filename> (sometimes literally thousands of nodes),
26   regardless of whether the corresponding hardware devices actually exist. This
27   is typically done via a <command>MAKEDEV</command> script, which contains a
28   number of calls to the <command>mknod</command> program with the relevant
29   major and minor device numbers for every possible device that might exist in
30   the world.</para>
32   <para>Using the Udev method, only those devices which are detected by the
33   kernel get device nodes created for them. Because these device nodes will be
34   created each time the system boots, they will be stored on a <systemitem
35   class="filesystem">devtmpfs</systemitem> file system (a virtual file system
36   that resides entirely in system memory). Device nodes do not require much
37   space, so the memory that is used is negligible.</para>
39   <sect2>
40     <title>History</title>
42     <para>In February 2000, a new filesystem called <systemitem
43     class="filesystem">devfs</systemitem> was merged into the 2.3.46 kernel
44     and was made available during the 2.4 series of stable kernels. Although
45     it was present in the kernel source itself, this method of creating devices
46     dynamically never received overwhelming support from the core kernel
47     developers.</para>
49     <para>The main problem with the approach adopted by <systemitem
50     class="filesystem">devfs</systemitem> was the way it handled device
51     detection, creation, and naming. The latter issue, that of device node
52     naming, was perhaps the most critical. It is generally accepted that if
53     device names are allowed to be configurable, then the device naming policy
54     should be up to a system administrator, not imposed on them by any
55     particular developer(s). The <systemitem
56     class="filesystem">devfs</systemitem> file system also suffers from race
57     conditions that are inherent in its design and cannot be fixed without a
58     substantial revision to the kernel. It was marked as deprecated for a long
59     period &ndash; due to a lack of maintenance &ndash; and was finally removed
60     from the kernel in June, 2006.</para>
62     <para>With the development of the unstable 2.5 kernel tree, later released
63     as the 2.6 series of stable kernels, a new virtual filesystem called
64     <systemitem class="filesystem">sysfs</systemitem> came to be. The job of
65     <systemitem class="filesystem">sysfs</systemitem> is to export a view of
66     the system's hardware configuration to userspace processes. With this
67     userspace-visible representation, the possibility of seeing a userspace
68     replacement for <systemitem class="filesystem">devfs</systemitem> became
69     much more realistic.</para>
71   </sect2>
73   <sect2>
74     <title>Udev Implementation</title>
76     <sect3>
77       <title>Sysfs</title>
79       <para>The <systemitem class="filesystem">sysfs</systemitem> filesystem
80       was mentioned briefly above. One may wonder how <systemitem
81       class="filesystem">sysfs</systemitem> knows about the devices present on
82       a system and what device numbers should be used for them. Drivers that
83       have been compiled into the kernel directly register their objects with a
84       <systemitem class="filesystem">sysfs</systemitem> (devtmpfs internally)
85       as they are detected by the kernel. For drivers compiled as modules, this
86       registration will happen when the module is loaded. Once the <systemitem
87       class="filesystem">sysfs</systemitem> filesystem is mounted (on /sys),
88       data which the drivers register with <systemitem
89       class="filesystem">sysfs</systemitem> are available to userspace
90       processes and to udevd for processing (including modifications to device
91       nodes).</para>
93     </sect3>
95     <sect3>
96       <title>Device Node Creation</title>
98       <para>Device files are created by the kernel by the <systemitem
99       class="filesystem">devtmpfs</systemitem> filesystem.  Any driver that
100       wishes to register a device node will go through <systemitem
101       class="filesystem">devtmpfs</systemitem> (via the driver core) to do it.
102       When a <systemitem class="filesystem">devtmpfs</systemitem> instance is
103       mounted on <filename class="directory">/dev</filename>, the device node
104       will initially be created with a fixed name, permissions, and
105       owner.</para>
107       <para>A short time later, the kernel will send a uevent to <command>
108       udevd</command>.  Based on the rules specified in the files within the
109       <filename class="directory">/etc/udev/rules.d</filename>, <filename
110       class="directory">/lib/udev/rules.d</filename>, and <filename
111       class="directory">/run/udev/rules.d</filename> directories, <command>
112       udevd</command> will create additional symlinks to the device node, or
113       change its permissions, owner, or group, or modify the internal
114       <command>udevd</command> database entry (name) for that object.</para>
116       <para>The rules in these three directories are numbered in a similar
117       fashion to the LFS-Bootscripts package and all three directories are
118       merged together. If <command>udevd</command> can't find a rule for the
119       device it is creating, it will leave the permissions and ownership at
120       whatever <systemitem class="filesystem">devtmpfs</systemitem> used
121       initially.</para>
123     </sect3>
125     <sect3>
126       <title>Module Loading</title>
128       <para>Device drivers compiled as modules may have aliases built into them.
129       Aliases are visible in the output of the <command>modinfo</command>
130       program and are usually related to the bus-specific identifiers of devices
131       supported by a module. For example, the <emphasis>snd-fm801</emphasis>
132       driver supports PCI devices with vendor ID 0x1319 and device ID 0x0801,
133       and has an alias of <quote>pci:v00001319d00000801sv*sd*bc04sc01i*</quote>.
134       For most devices, the bus driver exports the alias of the driver that
135       would handle the device via <systemitem
136       class="filesystem">sysfs</systemitem>. E.g., the
137       <filename>/sys/bus/pci/devices/0000:00:0d.0/modalias</filename> file
138       might contain the string
139       <quote>pci:v00001319d00000801sv00001319sd00001319bc04sc01i00</quote>.
140       The default rules provided with Udev will cause <command>udevd</command>
141       to call out to <command>/sbin/modprobe</command> with the contents of the
142       <envar>MODALIAS</envar> uevent environment variable (which should be the
143       same as the contents of the <filename>modalias</filename> file in sysfs),
144       thus loading all modules whose aliases match this string after wildcard
145       expansion.</para>
147       <para>In this example, this means that, in addition to
148       <emphasis>snd-fm801</emphasis>, the obsolete (and unwanted)
149       <emphasis>forte</emphasis> driver will be loaded if it is
150       available. See below for ways in which the loading of unwanted drivers can
151       be prevented.</para>
153       <para>The kernel itself is also able to load modules for network
154       protocols, filesystems and NLS support on demand.</para>
156     </sect3>
158     <sect3>
159       <title>Handling Hotpluggable/Dynamic Devices</title>
161       <para>When you plug in a device, such as a Universal Serial Bus (USB) MP3
162       player, the kernel recognizes that the device is now connected and
163       generates a uevent. This uevent is then handled by
164       <command>udevd</command> as described above.</para>
166     </sect3>
168   </sect2>
170   <sect2>
171     <title>Problems with Loading Modules and Creating Devices</title>
173     <para>There are a few possible problems when it comes to automatically
174     creating device nodes.</para>
176     <sect3>
177       <title>A kernel module is not loaded automatically</title>
179       <para>Udev will only load a module if it has a bus-specific alias and the
180       bus driver properly exports the necessary aliases to <systemitem
181       class="filesystem">sysfs</systemitem>. In other cases, one should
182       arrange module loading by other means. With Linux-&linux-version;, Udev is
183       known to load properly-written drivers for INPUT, IDE, PCI, USB, SCSI,
184       SERIO, and FireWire devices.</para>
186       <para>To determine if the device driver you require has the necessary
187       support for Udev, run <command>modinfo</command> with the module name as
188       the argument.  Now try locating the device directory under
189       <filename class="directory">/sys/bus</filename> and check whether there is
190       a <filename>modalias</filename> file there.</para>
192       <para>If the <filename>modalias</filename> file exists in <systemitem
193       class="filesystem">sysfs</systemitem>, the driver supports the device and
194       can talk to it directly, but doesn't have the alias, it is a bug in the
195       driver. Load the driver without the help from Udev and expect the issue
196       to be fixed later.</para>
198       <para>If there is no <filename>modalias</filename> file in the relevant
199       directory under <filename class="directory">/sys/bus</filename>, this
200       means that the kernel developers have not yet added modalias support to
201       this bus type. With Linux-&linux-version;, this is the case with ISA
202       busses. Expect this issue to be fixed in later kernel versions.</para>
204       <para>Udev is not intended to load <quote>wrapper</quote> drivers such as
205       <emphasis>snd-pcm-oss</emphasis> and non-hardware drivers such as
206       <emphasis>loop</emphasis> at all.</para>
208     </sect3>
210     <sect3>
211       <title>A kernel module is not loaded automatically, and Udev is not
212       intended to load it</title>
214       <para>If the <quote>wrapper</quote> module only enhances the functionality
215       provided by some other module (e.g., <emphasis>snd-pcm-oss</emphasis>
216       enhances the functionality of <emphasis>snd-pcm</emphasis> by making the
217       sound cards available to OSS applications), configure
218       <command>modprobe</command> to load the wrapper after Udev loads the
219       wrapped module. To do this, add a <quote>softdep</quote> line in any
220       <filename>/etc/modprobe.d/<replaceable>&lt;filename&gt;</replaceable>.conf</filename>
221       file. For example:</para>
223 <screen role="nodump"><literal>softdep snd-pcm post: snd-pcm-oss</literal></screen>
225       <para>Note that the <quote>softdep</quote> command also allows
226       <literal>pre:</literal> dependencies, or a mixture of both
227       <literal>pre:</literal> and <literal>post:</literal>.  See the
228       <filename>modprobe.d(5)</filename> manual page for more information
229       on <quote>softdep</quote> syntax and capabilities.</para>
231       <para>If the module in question is not a wrapper and is useful by itself,
232       configure the <command>modules</command> bootscript to load this
233       module on system boot. To do this, add the module name to the
234       <filename>/etc/sysconfig/modules</filename> file on a separate line.
235       This works for wrapper modules too, but is suboptimal in that case.</para>
237     </sect3>
239     <sect3>
240       <title>Udev loads some unwanted module</title>
242       <para>Either don't build the module, or blacklist it in a
243       <filename>/etc/modprobe.d/blacklist.conf</filename> file as done with the
244       <emphasis>forte</emphasis> module in the example below:</para>
246 <screen role="nodump"><literal>blacklist forte</literal></screen>
248       <para>Blacklisted modules can still be loaded manually with the
249       explicit <command>modprobe</command> command.</para>
251     </sect3>
253     <sect3>
254       <title>Udev creates a device incorrectly, or makes a wrong symlink</title>
256       <para>This usually happens if a rule unexpectedly matches a device. For
257       example, a poorly-written rule can match both a SCSI disk (as desired)
258       and the corresponding SCSI generic device (incorrectly) by vendor.
259       Find the offending rule and make it more specific, with the help of the
260       <command>udevadm info</command> command.</para>
262     </sect3>
264     <sect3>
265       <title>Udev rule works unreliably</title>
267       <para>This may be another manifestation of the previous problem. If not,
268       and your rule uses <systemitem class="filesystem">sysfs</systemitem>
269       attributes, it may be a kernel timing issue, to be fixed in later kernels.
270       For now, you can work around it by creating a rule that waits for the used
271       <systemitem class="filesystem">sysfs</systemitem> attribute and appending
272       it to the <filename>/etc/udev/rules.d/10-wait_for_sysfs.rules</filename>
273       file (create this file if it does not exist). Please notify the LFS
274       Development list if you do so and it helps.</para>
276     </sect3>
278     <sect3>
279       <title>Udev does not create a device</title>
281       <para>Further text assumes that the driver is built statically into the
282       kernel or already loaded as a module, and that you have already checked
283       that Udev doesn't create a misnamed device.</para>
285       <para>Udev has no information needed to create a device node if a kernel
286       driver does not export its data to <systemitem
287       class="filesystem">sysfs</systemitem>.
288       This is most common with third party drivers from outside the kernel
289       tree. Create a static device node in
290       <filename>/lib/udev/devices</filename> with the appropriate major/minor
291       numbers (see the file <filename>devices.txt</filename> inside the kernel
292       documentation or the documentation provided by the third party driver
293       vendor). The static device node will be copied to
294       <filename class="directory">/dev</filename> by the
295       <command>udev</command> bootscript.</para>
297     </sect3>
299     <sect3>
300       <title>Device naming order changes randomly after rebooting</title>
302       <para>This is due to the fact that Udev, by design, handles uevents and
303       loads modules in parallel, and thus in an unpredictable order. This will
304       never be <quote>fixed</quote>. You should not rely upon the kernel device
305       names being stable. Instead, create your own rules that make symlinks with
306       stable names based on some stable attributes of the device, such as a
307       serial number or the output of various *_id utilities installed by Udev.
308       See <xref linkend="ch-scripts-symlinks"/> and
309       <xref linkend="ch-scripts-network"/> for examples.</para>
311     </sect3>
313   </sect2>
315   <sect2>
316     <title>Useful Reading</title>
318     <para>Additional helpful documentation is available at the following
319     sites:</para>
321     <itemizedlist>
323       <listitem>
324         <para>A Userspace Implementation of <systemitem class="filesystem">devfs</systemitem>
325         <ulink url="http://www.kroah.com/linux/talks/ols_2003_udev_paper/Reprint-Kroah-Hartman-OLS2003.pdf"/></para>
326       </listitem>
328       <listitem>
329         <para>The <systemitem class="filesystem">sysfs</systemitem> Filesystem
330         <ulink url="http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/people/mochel/doc/papers/ols-2005/mochel.pdf"/></para>
331       </listitem>
333     </itemizedlist>
335   </sect2>
337 </sect1>