Update perl page for consistency
[linux_from_scratch.git] / BOOK / chapter09 / udev.xml
bloba3a7c0cf9c195d5c40ceda1efad2dec5e941af79
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-config-udev">
9   <?dbhtml filename="udev.html"?>
11   <title>Overview of Device and Module Handling</title>
13   <indexterm zone="ch-config-udev">
14     <primary sortas="a-Udev">Udev</primary>
15     <secondary>usage</secondary>
16   </indexterm>
18   <para>In <xref linkend="chapter-building-system"/>, we installed the udev
19   package when <phrase revision="sysv">eudev</phrase>
20   <phrase revision="systemd">systemd</phrase> was built. Before we go into the
21   details regarding how this works, a brief history of previous methods of
22   handling devices is in order.</para>
24   <para>Linux systems in general traditionally used a static device creation
25   method, whereby a great many device nodes were created under <filename
26   class="directory">/dev</filename> (sometimes literally thousands of nodes),
27   regardless of whether the corresponding hardware devices actually existed. This
28   was typically done via a <command>MAKEDEV</command> script, which contains a
29   number of calls to the <command>mknod</command> program with the relevant
30   major and minor device numbers for every possible device that might exist in
31   the world.</para>
33   <para>Using the udev method, only those devices which are detected by the
34   kernel get device nodes created for them. Because these device nodes will be
35   created each time the system boots, they will be stored on a <systemitem
36   class="filesystem">devtmpfs</systemitem> file system (a virtual file system
37   that resides entirely in system memory). Device nodes do not require much
38   space, so the memory that is used is negligible.</para>
40   <sect2>
41     <title>History</title>
43     <para>In February 2000, a new filesystem called <systemitem
44     class="filesystem">devfs</systemitem> was merged into the 2.3.46 kernel
45     and was made available during the 2.4 series of stable kernels. Although
46     it was present in the kernel source itself, this method of creating devices
47     dynamically never received overwhelming support from the core kernel
48     developers.</para>
50     <para>The main problem with the approach adopted by <systemitem
51     class="filesystem">devfs</systemitem> was the way it handled device
52     detection, creation, and naming. The latter issue, that of device node
53     naming, was perhaps the most critical. It is generally accepted that if
54     device names are allowed to be configurable, then the device naming policy
55     should be up to a system administrator, not imposed on them by any
56     particular developer(s). The <systemitem
57     class="filesystem">devfs</systemitem> file system also suffered from race
58     conditions that were inherent in its design and could not be fixed without a
59     substantial revision to the kernel. It was marked as deprecated for a long
60     period &ndash; due to a lack of maintenance &ndash; and was finally removed
61     from the kernel in June, 2006.</para>
63     <para>With the development of the unstable 2.5 kernel tree, later released
64     as the 2.6 series of stable kernels, a new virtual filesystem called
65     <systemitem class="filesystem">sysfs</systemitem> came to be. The job of
66     <systemitem class="filesystem">sysfs</systemitem> is to export a view of
67     the system's hardware configuration to userspace processes. With this
68     userspace-visible representation, the possibility of developing a userspace
69     replacement for <systemitem class="filesystem">devfs</systemitem> became
70     much more realistic.</para>
72   </sect2>
74   <sect2>
75     <title>Udev Implementation</title>
77     <sect3>
78       <title>Sysfs</title>
80       <para>The <systemitem class="filesystem">sysfs</systemitem> filesystem
81       was mentioned briefly above. One may wonder how <systemitem
82       class="filesystem">sysfs</systemitem> knows about the devices present on
83       a system and what device numbers should be used for them. Drivers that
84       have been compiled into the kernel directly register their objects with a
85       <systemitem class="filesystem">sysfs</systemitem> (devtmpfs internally)
86       as they are detected by the kernel. For drivers compiled as modules, this
87       registration will happen when the module is loaded. Once the <systemitem
88       class="filesystem">sysfs</systemitem> filesystem is mounted (on /sys),
89       data which the drivers register with <systemitem
90       class="filesystem">sysfs</systemitem> are available to userspace
91       processes and to udevd for processing (including modifications to device
92       nodes).</para>
94     </sect3>
96     <sect3>
97       <title>Device Node Creation</title>
99       <para>Device files are created by the kernel by the <systemitem
100       class="filesystem">devtmpfs</systemitem> filesystem.  Any driver that
101       wishes to register a device node will go through the <systemitem
102       class="filesystem">devtmpfs</systemitem> (via the driver core) to do it.
103       When a <systemitem class="filesystem">devtmpfs</systemitem> instance is
104       mounted on <filename class="directory">/dev</filename>, the device node
105       will initially be created with a fixed name, permissions, and
106       owner.</para>
108       <para>A short time later, the kernel will send a uevent to <command>
109       udevd</command>.  Based on the rules specified in the files within the
110       <filename class="directory">/etc/udev/rules.d</filename>, <filename
111       class="directory">/lib/udev/rules.d</filename>, and <filename
112       class="directory">/run/udev/rules.d</filename> directories, <command>
113       udevd</command> will create additional symlinks to the device node, or
114       change its permissions, owner, or group, or modify the internal
115       <command>udevd</command> database entry (name) for that object.</para>
117       <para>The rules in these three directories are numbered and all three
118       directories are merged together. If <command>udevd</command> can't find a
119       rule for the device it is creating, it will leave the permissions and
120       ownership at whatever <systemitem
121       class="filesystem">devtmpfs</systemitem> used initially.</para> </sect3>
122       
123     <sect3 id="module-loading">
124       <title>Module Loading</title>
126       <para>Device drivers compiled as modules may have aliases built into them.
127       Aliases are visible in the output of the <command>modinfo</command>
128       program and are usually related to the bus-specific identifiers of devices
129       supported by a module. For example, the <emphasis>snd-fm801</emphasis>
130       driver supports PCI devices with vendor ID 0x1319 and device ID 0x0801,
131       and has an alias of <quote>pci:v00001319d00000801sv*sd*bc04sc01i*</quote>.
132       For most devices, the bus driver exports the alias of the driver that
133       would handle the device via <systemitem
134       class="filesystem">sysfs</systemitem>. E.g., the
135       <filename>/sys/bus/pci/devices/0000:00:0d.0/modalias</filename> file
136       might contain the string
137       <quote>pci:v00001319d00000801sv00001319sd00001319bc04sc01i00</quote>.
138       The default rules provided with udev will cause <command>udevd</command>
139       to call out to <command>/sbin/modprobe</command> with the contents of the
140       <envar>MODALIAS</envar> uevent environment variable (which should be the
141       same as the contents of the <filename>modalias</filename> file in sysfs),
142       thus loading all modules whose aliases match this string after wildcard
143       expansion.</para>
145       <para>In this example, this means that, in addition to
146       <emphasis>snd-fm801</emphasis>, the obsolete (and unwanted)
147       <emphasis>forte</emphasis> driver will be loaded if it is
148       available. See below for ways in which the loading of unwanted drivers can
149       be prevented.</para>
151       <para>The kernel itself is also able to load modules for network
152       protocols, filesystems, and NLS support on demand.</para>
154     </sect3>
156     <sect3>
157       <title>Handling Hotpluggable/Dynamic Devices</title>
159       <para>When you plug in a device, such as a Universal Serial Bus (USB) MP3
160       player, the kernel recognizes that the device is now connected and
161       generates a uevent. This uevent is then handled by
162       <command>udevd</command> as described above.</para>
164     </sect3>
166   </sect2>
168   <sect2>
169     <title>Problems with Loading Modules and Creating Devices</title>
171     <para>There are a few possible problems when it comes to automatically
172     creating device nodes.</para>
174     <sect3>
175       <title>A kernel module is not loaded automatically</title>
177       <para>Udev will only load a module if it has a bus-specific alias and the
178       bus driver properly exports the necessary aliases to <systemitem
179       class="filesystem">sysfs</systemitem>. In other cases, one should
180       arrange module loading by other means. With Linux-&linux-version;, udev is
181       known to load properly-written drivers for INPUT, IDE, PCI, USB, SCSI,
182       SERIO, and FireWire devices.</para>
184       <para>To determine if the device driver you require has the necessary
185       support for udev, run <command>modinfo</command> with the module name as
186       the argument.  Now try locating the device directory under
187       <filename class="directory">/sys/bus</filename> and check whether there is
188       a <filename>modalias</filename> file there.</para>
190       <para>If the <filename>modalias</filename> file exists in <systemitem
191       class="filesystem">sysfs</systemitem>, the driver supports the device and
192       can talk to it directly, but doesn't have the alias, it is a bug in the
193       driver. Load the driver without the help from udev and expect the issue
194       to be fixed later.</para>
196       <para>If there is no <filename>modalias</filename> file in the relevant
197       directory under <filename class="directory">/sys/bus</filename>, this
198       means that the kernel developers have not yet added modalias support to
199       this bus type. With Linux-&linux-version;, this is the case with ISA
200       busses. Expect this issue to be fixed in later kernel versions.</para>
202       <para>Udev is not intended to load <quote>wrapper</quote> drivers such as
203       <emphasis>snd-pcm-oss</emphasis> and non-hardware drivers such as
204       <emphasis>loop</emphasis> at all.</para>
206     </sect3>
208     <sect3>
209       <title>A kernel module is not loaded automatically, and udev is not
210       intended to load it</title>
212       <para>If the <quote>wrapper</quote> module only enhances the
213       functionality provided by some other module (e.g.,
214       <emphasis>snd-pcm-oss</emphasis> enhances the functionality of
215       <emphasis>snd-pcm</emphasis> by making the sound cards available to OSS
216       applications), configure <command>modprobe</command> to load the wrapper
217       after udev loads the wrapped module. To do this, add a
218       <quote>softdep</quote> line to the corresponding
219       <filename>/etc/modprobe.d/<replaceable>&lt;filename&gt;</replaceable>.conf</filename>
220       file. For example:</para>
222 <screen role="nodump"><literal>softdep snd-pcm post: snd-pcm-oss</literal></screen>
224       <para>Note that the <quote>softdep</quote> command also allows
225       <literal>pre:</literal> dependencies, or a mixture of both
226       <literal>pre:</literal> and <literal>post:</literal> dependencies.  See 
227       the <filename>modprobe.d(5)</filename> manual page for more information
228       on <quote>softdep</quote> syntax and capabilities.</para>
230       <para revision="sysv">If the module in question is not a wrapper and is 
231       useful by itself, configure the <command>modules</command> bootscript to 
232       load this module on system boot. To do this, add the module name to the
233       <filename>/etc/sysconfig/modules</filename> file on a separate line.
234       This works for wrapper modules too, but is suboptimal in that case.</para>
236     </sect3>
238     <sect3>
239       <title>Udev loads some unwanted module</title>
241       <para>Either don't build the module, or blacklist it in a
242       <filename>/etc/modprobe.d/blacklist.conf</filename> file as done with the
243       <emphasis>forte</emphasis> module in the example below:</para>
245 <screen role="nodump"><literal>blacklist forte</literal></screen>
247       <para>Blacklisted modules can still be loaded manually with the
248       explicit <command>modprobe</command> command.</para>
250     </sect3>
252     <sect3>
253       <title>Udev creates a device incorrectly, or makes a wrong symlink</title>
255       <para>This usually happens if a rule unexpectedly matches a device. For
256       example, a poorly-written rule can match both a SCSI disk (as desired)
257       and the corresponding SCSI generic device (incorrectly) by vendor.
258       Find the offending rule and make it more specific, with the help of the
259       <command>udevadm info</command> command.</para>
261     </sect3>
263     <sect3>
264       <title>Udev rule works unreliably</title>
266       <para>This may be another manifestation of the previous problem. If not,
267       and your rule uses <systemitem class="filesystem">sysfs</systemitem>
268       attributes, it may be a kernel timing issue, to be fixed in later kernels.
269       For now, you can work around it by creating a rule that waits for the used
270       <systemitem class="filesystem">sysfs</systemitem> attribute and appending
271       it to the <filename>/etc/udev/rules.d/10-wait_for_sysfs.rules</filename>
272       file (create this file if it does not exist). Please notify the LFS
273       Development list if you do so and it helps.</para>
275     </sect3>
277     <sect3>
278       <title>Udev does not create a device</title>
280       <para>Further text assumes that the driver is built statically into the
281       kernel or already loaded as a module, and that you have already checked
282       that udev doesn't create a misnamed device.</para>
284       <para>Udev has no information needed to create a device node if a kernel
285       driver does not export its data to
286       <systemitem class="filesystem">sysfs</systemitem>. This is most common
287       with third party drivers from outside the kernel tree. Create a static
288       device node in <filename>/lib/udev/devices</filename> with the
289       appropriate major/minor numbers (see the file
290       <filename>devices.txt</filename> inside the kernel documentation or the
291       documentation provided by the third party driver vendor). The static
292       device node will be copied to <filename class="directory">/dev</filename>
293       by <command>udev</command>.</para>
295     </sect3>
297     <sect3>
298       <title>Device naming order changes randomly after rebooting</title>
300       <para>This is due to the fact that udev, by design, handles uevents and
301       loads modules in parallel, and thus in an unpredictable order. This will
302       never be <quote>fixed</quote>. You should not rely upon the kernel device
303       names being stable. Instead, create your own rules that make symlinks with
304       stable names based on some stable attributes of the device, such as a
305       serial number or the output of various *_id utilities installed by udev.
306       See <xref linkend="ch-config-symlinks"/> and
307       <xref linkend="ch-config-network"/> for examples.</para>
309     </sect3>
311   </sect2>
313   <sect2>
314     <title>Useful Reading</title>
316     <para>Additional helpful documentation is available at the following
317     sites:</para>
319     <itemizedlist>
321       <listitem>
322         <para>A Userspace Implementation of <systemitem class="filesystem">devfs</systemitem>
323         <ulink url="http://www.kroah.com/linux/talks/ols_2003_udev_paper/Reprint-Kroah-Hartman-OLS2003.pdf"/></para>
324       </listitem>
326       <listitem>
327         <para>The <systemitem class="filesystem">sysfs</systemitem> Filesystem
328         <ulink url="http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/people/mochel/doc/papers/ols-2005/mochel.pdf"/></para>
329       </listitem>
331 <!--  No longer available
332       <listitem>
333         <para>Pointers to further reading
334         <ulink url="http://www.kernel.org/pub/linux/utils/kernel/hotplug/udev.html"/>
335         </para>
336       </listitem>
338     </itemizedlist>
340   </sect2>
342 </sect1>