1. Uevent的功能
Uevent是Kobject的一部分，用於在Kobject狀態發生改變時，例如增加、移除等，通知用戶空間程序。用戶空間程序收到這樣的事件后，會做相應的處理。
該機制通常是用來支持熱拔插設備的，例如U盤插入后，USB相關的驅動軟件會動態創建用於表示該U盤的device結構（相應的也包括其中的kobject），並告知用戶空間程序，為該U盤動態的創建/dev/目錄下的設備節點，更進一步，可以通知其它的應用程序，將該U盤設備mount到系統中，從而動態的支持該設備。
2. Uevent在kernel中的位置
下面圖片描述了Uevent模塊在內核中的位置：
由此可知，Uevent的機制是比較簡單的，設備模型中任何設備有事件需要上報時，會觸發Uevent提供的接口。Uevent模塊准備好上報事件的格式后，可以通過兩個途徑把事件上報到用戶空間：一種是通過kmod模塊，直接調用用戶空間的可執行文件；另一種是通過netlink通信機制，將事件從內核空間傳遞給用戶空間。
注1：有關kmod和netlink，會在其它文章中描述，因此本文就不再詳細說明了。
3. Uevent的內部邏輯解析
source code: include/linux/kobject.h 和 lib/kobject_uevent.c
3.1相關數據結構
kobject.h定義了uevent相關的常量和數據結構，如下：
kobject_action
1 /* 2 * The actions here must match the index to the string array 3 * in lib/kobject_uevent.c 4 * 5 * Do not add new actions here without checking with the driver-core 6 * maintainers. Action strings are not meant to express subsystem 7 * or device specific properties. In most cases you want to send a 8 * kobject_uevent_env(kobj, KOBJ_CHANGE, env) with additional event 9 * specific variables added to the event environment. 10 */ 11 enum kobject_action { 12 KOBJ_ADD,//Kobject（或上層數據結構）的添加/移除事件 13 KOBJ_REMOVE,//Kobject（或上層數據結構）的添加/移除事件 14 KOBJ_CHANGE,//（或上層數據結構）的狀態或者內容發生改變。如果設備驅動需要上報的事件不再上面事件的范圍內，或者是自定義的事件，可以使用該event，並攜帶相應的參數 15 KOBJ_MOVE,//Kobject（或上層數據結構）更改名稱或者更改Parent（意味着在sysfs中更改了目錄結構）。 16 KOBJ_ONLINE, 17 KOBJ_OFFLINE, 18 KOBJ_MAX 19 };
kobj_uevent_env
1 #define UEVENT_HELPER_PATH_LEN 256 2 #define UEVENT_NUM_ENVP 32 /* number of env pointers */ 3 #define UEVENT_BUFFER_SIZE 2048 /* buffer for the variables */ 4 5 struct kobj_uevent_env { 6 char *envp[UEVENT_NUM_ENVP];//指針數組，用於保存每個環境變量的地址，數組中每個指針指向下面buf數組中每個環境變量。最多可支持的環境變量數量為UEVENT_NUM_ENVP。 7 int envp_idx;//用於訪問環境變量指針數組的index 8 char buf[UEVENT_BUFFER_SIZE];//保存環境變量的buffer，最大為UEVENT_BUFFER_SIZE 9 int buflen;//環境變量buf的長度 10 };
前面有提到過，在利用Kmod向用戶空間上報event事件時，會直接執行用戶空間的可執行文件。而在Linux系統，可執行文件的執行，依賴於環境變量，因此kobj_uevent_env用於組織此次事件上報時的環境變量。
kset_uevent_ops
1 struct kset_uevent_ops { 2 int (* const filter)(struct kset *kset, struct kobject *kobj); 3 const char *(* const name)(struct kset *kset, struct kobject *kobj); 4 int (* const uevent)(struct kset *kset, struct kobject *kobj,struct kobj_uevent_env *env); 5 };
kset_uevent_ops是為kset量身訂做的一個數據結構，里面包含filter和uevent兩個回調函數，用處如下：
filter，當任何Kobject需要上報uevent時，它所屬的kset可以通過該接口過濾，阻止不希望上報的event，從而達到從整體上管理的目的。
name，該接口可以返回kset的名稱。如果一個kset沒有合法的名稱，則其下的所有Kobject將不允許上報uvent
uevent，當任何Kobject需要上報uevent時，它所屬的kset可以通過該接口統一為這些event添加環境變量。因為很多時候上報uevent時的環境變量都是相同的，因此可以由kset統一處理，就不需要讓每個Kobject獨自添加了。
3.2相關API
3.2.1kobject_uevent_env
發送一個環境變量事件。
1 /** 2 * kobject_uevent_env - send an uevent with environmental data 3 * 4 * @action: action that is happening 5 * @kobj: struct kobject that the action is happening to 6 * @envp_ext: pointer to environmental data 7 * 8 * Returns 0 if kobject_uevent_env() is completed with success or the 9 * corresponding error when it fails. 10 */ 11 int kobject_uevent_env(struct kobject *kobj, enum kobject_action action, 12 char *envp_ext[]) 13 { 14 struct kobj_uevent_env *env; 15 const char *action_string = kobject_actions[action]; 16 const char *devpath = NULL; 17 const char *subsystem; 18 struct kobject *top_kobj; 19 struct kset *kset; 20 const struct kset_uevent_ops *uevent_ops; 21 int i = 0; 22 int retval = 0; 23 #ifdef CONFIG_NET 24 struct uevent_sock *ue_sk; 25 #endif 26 27 pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s\n", 28 kobject_name(kobj), kobj, __func__); 29 30 /* search the kset we belong to 知道到該kobj從屬的kset*/ 31 top_kobj = kobj; 32 while (!top_kobj->kset && top_kobj->parent) 33 top_kobj = top_kobj->parent; /* 找的方法很簡單,若它的kset不存在,則查找其父節點的kset是否存在,不存在則繼續查找父父節點.... */ 34 35 if (!top_kobj->kset) { 36 pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: attempted to send uevent " 37 "without kset!\n", kobject_name(kobj), kobj, 38 __func__); 39 return -EINVAL; /* 最終還沒找到就報錯 */ 40 } 41 42 kset = top_kobj->kset; /* 找到與之相關的kset */ 43 uevent_ops = kset->uevent_ops; 44 45 /* skip the event, if uevent_suppress is set*/ 46 if (kobj->uevent_suppress) { /* uevent_suppress被置位,則忽略上報uevent */ 47 pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: uevent_suppress " 48 "caused the event to drop!\n", 49 kobject_name(kobj), kobj, __func__); 50 return 0; 51 } 52 /* skip the event, if the filter returns zero. */ 53 if (uevent_ops && uevent_ops->filter) /* 所屬的篩選函數存在則篩選,返回0表示被篩掉了,不再上報 */ 54 if (!uevent_ops->filter(kset, kobj)) { 55 pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: filter function " 56 "caused the event to drop!\n", 57 kobject_name(kobj), kobj, __func__); 58 return 0; 59 } 60 61 /* originating subsystem */ 62 if (uevent_ops && uevent_ops->name) 63 subsystem = uevent_ops->name(kset, kobj); /* name函數存在,則使用kset返回的kset的name */ 64 else 65 subsystem = kobject_name(&kset->kobj); /* 否則用kset里kobj的name做kset的name */ 66 if (!subsystem) { /* kset的name不存在,也不允許上報 */ 67 pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: unset subsystem caused the " 68 "event to drop!\n", kobject_name(kobj), kobj, 69 __func__); 70 return 0; 71 } 72 73 /* environment buffer */ 74 env = kzalloc(sizeof(struct kobj_uevent_env), GFP_KERNEL); /* 分配一個用於此次環境變量的buffer */ 75 if (!env) 76 return -ENOMEM; 77 78 /* complete object path */ 79 devpath = kobject_get_path(kobj, GFP_KERNEL); /* 根據kobj得到它在sysfs中的路徑 */ 80 if (!devpath) { 81 retval = -ENOENT; 82 goto exit; 83 } 84 85 /* default keys 添加當前要上報的行為,path,name到env的buffer中 */ 86 retval = add_uevent_var(env, "ACTION=%s", action_string); 87 if (retval) 88 goto exit; 89 retval = add_uevent_var(env, "DEVPATH=%s", devpath); 90 if (retval) 91 goto exit; 92 retval = add_uevent_var(env, "SUBSYSTEM=%s", subsystem); 93 if (retval) 94 goto exit; 95 96 /* keys passed in from the caller */ 97 if (envp_ext) { /* 傳的外部環境變量要不為空,則解析並添加到env的buffer中 */ 98 for (i = 0; envp_ext[i]; i++) { 99 retval = add_uevent_var(env, "%s", envp_ext[i]); 100 if (retval) 101 goto exit; 102 } 103 } 104 105 /* let the kset specific function add its stuff */ 106 if (uevent_ops && uevent_ops->uevent) { /* 如果uevent_ops中的uevent存在,則調用該接口發送該kobj的env */ 107 retval = uevent_ops->uevent(kset, kobj, env); 108 if (retval) { 109 pr_debug("kobject: '%s' (%p): %s: uevent() returned " 110 "%d\n", kobject_name(kobj), kobj, 111 __func__, retval); 112 goto exit; 113 } 114 } 115 116 /* 117 * Mark "add" and "remove" events in the object to ensure proper 118 * events to userspace during automatic cleanup. If the object did 119 * send an "add" event, "remove" will automatically generated by 120 * the core, if not already done by the caller. 121 */ 122 if (action == KOBJ_ADD) /* 如果action是add或remove的話要更新kobj中的state */ 123 kobj->state_add_uevent_sent = 1; 124 else if (action == KOBJ_REMOVE) 125 kobj->state_remove_uevent_sent = 1; 126 127 mutex_lock(&uevent_sock_mutex); 128 /* we will send an event, so request a new sequence number */ 129 /* 每次發送一個事件,都要有它的事件號,該事件號不能重復,u64 uevent_seqnum,把它也作為環境變量添加到buffer最后面 */ 130 retval = add_uevent_var(env, "SEQNUM=%llu", (unsigned long long)++uevent_seqnum); 131 if (retval) { 132 mutex_unlock(&uevent_sock_mutex); 133 goto exit; 134 } 135 136 #if defined(CONFIG_NET) 137 /* send netlink message 如果定義了"CONFIG_NET”，則使用netlink發送該uevent */ 138 list_for_each_entry(ue_sk, &uevent_sock_list, list) { 139 struct sock *uevent_sock = ue_sk->sk; 140 struct sk_buff *skb; 141 size_t len; 142 143 if (!netlink_has_listeners(uevent_sock, 1)) 144 continue; 145 146 /* allocate message with the maximum possible size */ 147 len = strlen(action_string) + strlen(devpath) + 2; 148 skb = alloc_skb(len + env->buflen, GFP_KERNEL); 149 if (skb) { 150 char *scratch; 151 152 /* add header */ 153 scratch = skb_put(skb, len); 154 sprintf(scratch, "%s@%s", action_string, devpath); 155 156 /* copy keys to our continuous event payload buffer */ 157 for (i = 0; i < env->envp_idx; i++) { 158 len = strlen(env->envp[i]) + 1; 159 scratch = skb_put(skb, len); 160 strcpy(scratch, env->envp[i]); 161 } 162 163 NETLINK_CB(skb).dst_group = 1; 164 retval = netlink_broadcast_filtered(uevent_sock, skb, 165 0, 1, GFP_KERNEL, 166 kobj_bcast_filter, 167 kobj); 168 /* ENOBUFS should be handled in userspace */ 169 if (retval == -ENOBUFS || retval == -ESRCH) 170 retval = 0; 171 } else 172 retval = -ENOMEM; 173 } 174 #endif 175 mutex_unlock(&uevent_sock_mutex); 176 177 /* call uevent_helper, usually only enabled during early boot */ 178 if (uevent_helper[0] && !kobj_usermode_filter(kobj)) { 179 char *argv [3]; 180 181 /* 添加helper和 kset的name */ 182 argv [0] = uevent_helper; 183 argv [1] = (char *)subsystem; 184 argv [2] = NULL; 185 186 /* 添加了標准環境變量 （HOME=/，PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin）*/ 187 retval = add_uevent_var(env, "HOME=/"); 188 if (retval) 189 goto exit; 190 retval = add_uevent_var(env, 191 "PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin"); 192 if (retval) 193 goto exit; 194 /* 調用kmod模塊提供的call_usermodehelper函數，上報uevent。call_usermodehelper的作用，就是fork一個進程，以uevent為參數，執行uevent_helper */ 195 retval = call_usermodehelper(argv[0], argv, 196 env->envp, UMH_WAIT_EXEC); 197 } 198 199 exit: 200 kfree(devpath); 201 kfree(env); 202 return retval; 203 }
kobject_uevent_env，以envp為環境變量，上報一個指定action的uevent。環境變量的作用是為執行用戶空間程序指定運行環境。整個流程總結如下：
（1）查找kobj本身或者其parent是否從屬於某個kset，如果不是，則報錯返回（注2：由此可以說明，如果一個kobject沒有加入kset，是不允許上報uevent的）
（2）查看kobj->uevent_suppress是否設置，如果設置，則忽略所有的uevent上報並返回（注3：由此可知，可以通過Kobject的uevent_suppress標志，管控Kobject的uevent的上報）
（3）如果所屬的kset有uevent_ops->filter函數，則調用該函數，過濾此次上報（注4：這佐證了3.2小節有關filter接口的說明，kset可以通過filter接口過濾不希望上報的event，從而達到整體的管理效果）
（4）判斷所屬的kset是否有合法的名稱（稱作subsystem，和前期的內核版本有區別），否則不允許上報uevent
（5）分配一個用於此次上報的、存儲環境變量的buffer（結果保存在env指針中），並獲得該Kobject在sysfs中路徑信息（用戶空間軟件需要依據該路徑信息在sysfs中訪問它）
（6）調用add_uevent_var接口（下面會介紹），將Action、路徑信息、subsystem等信息，添加到env指針中
（7）如果傳入的envp不空，則解析傳入的環境變量中，同樣調用add_uevent_var接口，添加到env指針中
（8）如果所屬的kset存在uevent_ops->uevent接口，調用該接口，添加kset統一的環境變量到env指針
（9）根據ACTION的類型，設置kobj->state_add_uevent_sent和kobj->state_remove_uevent_sent變量，以記錄正確的狀態
（10）調用add_uevent_var接口，添加格式為"SEQNUM=%llu”的序列號
（11）如果定義了"CONFIG_NET”，則使用netlink發送該uevent
（12）以uevent_helper、subsystem以及添加了標准環境變量（HOME=/，PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin）的env指針為參數，調用kmod模塊提供的call_usermodehelper函數，上報uevent。
其中uevent_helper的內容是由內核配置項CONFIG_UEVENT_HELPER_PATH(位於./drivers/base/Kconfig)決定的(可參考lib/kobject_uevent.c, line 32)，該配置項指定了一個用戶空間程序（或者腳本），用於解析上報的uevent，例如"/sbin/hotplug”。 call_usermodehelper的作用，就是fork一個進程，以uevent為參數，執行uevent_helper。
3.2.2kobject_uevent
和kobject_uevent_env功能一樣，只是沒有指定任何的環境變量。
還是call kobject_uevent_env()，向用戶空間發送一個事件。
1 /** 2 * kobject_uevent - notify userspace by sending an uevent 3 * 4 * @action: action that is happening 5 * @kobj: struct kobject that the action is happening to 6 * 7 * Returns 0 if kobject_uevent() is completed with success or the 8 * corresponding error when it fails. 9 */ 10 int kobject_uevent(struct kobject *kobj, enum kobject_action action) 11 { 12 return kobject_uevent_env(kobj, action, NULL); 13 }
kobject_uevent()，最終被kset_register() 調用，向用戶空間發送一個事件。
1 int kset_register(struct kset *k) 2 { 3 int err; 4 5 if (!k) 6 return -EINVAL; 7 8 kset_init(k); 9 err = kobject_add_internal(&k->kobj); 10 if (err) 11 return err; 12 kobject_uevent(&k->kobj, KOBJ_ADD);//向用戶空間發送事件 13 return 0; 14 }
3.2.3add_uevent_var
以格式化字符的形式（類似printf、printk等），將環境變量copy到env指針中。
1 /** 2 * add_uevent_var - add key value string to the environment buffer 3 * @env: environment buffer structure 4 * @format: printf format for the key=value pair 5 * 6 * Returns 0 if environment variable was added successfully or -ENOMEM 7 * if no space was available. 8 */ 9 int add_uevent_var(struct kobj_uevent_env *env, const char *format, ...) 10 { 11 va_list args; 12 int len; 13 14 if (env->envp_idx >= ARRAY_SIZE(env->envp)) { 15 WARN(1, KERN_ERR "add_uevent_var: too many keys\n"); 16 return -ENOMEM; 17 } 18 19 va_start(args, format); 20 len = vsnprintf(&env->buf[env->buflen], 21 sizeof(env->buf) - env->buflen, 22 format, args); 23 va_end(args); 24 25 if (len >= (sizeof(env->buf) - env->buflen)) { 26 WARN(1, KERN_ERR "add_uevent_var: buffer size too small\n"); 27 return -ENOMEM; 28 } 29 30 env->envp[env->envp_idx++] = &env->buf[env->buflen]; 31 env->buflen += len + 1; 32 return 0; 33 }
3.2.4kobject_action_type
將enum kobject_action類型的Action，轉換為字符串。
1 /* the strings here must match the enum in include/linux/kobject.h */ 2 static const char *kobject_actions[] = { 3 [KOBJ_ADD] = "add", 4 [KOBJ_REMOVE] = "remove", 5 [KOBJ_CHANGE] = "change", 6 [KOBJ_MOVE] = "move", 7 [KOBJ_ONLINE] = "online", 8 [KOBJ_OFFLINE] = "offline", 9 }; 10 11 /** 12 * kobject_action_type - translate action string to numeric type 13 * 14 * @buf: buffer containing the action string, newline is ignored 15 * @len: length of buffer 16 * @type: pointer to the location to store the action type 17 * 18 * Returns 0 if the action string was recognized. 19 */ 20 int kobject_action_type(const char *buf, size_t count, 21 enum kobject_action *type) 22 { 23 enum kobject_action action; 24 int ret = -EINVAL; 25 26 if (count && (buf[count-1] == '\n' || buf[count-1] == '\0')) 27 count--; 28 29 if (!count) 30 goto out; 31 32 for (action = 0; action < ARRAY_SIZE(kobject_actions); action++) { 33 if (strncmp(kobject_actions[action], buf, count) != 0) /* 把buf和全局變量kobject_actions字符串比較 */ 34 continue; 35 if (kobject_actions[action][count] != '\0') /* 不是結束符 */ 36 continue; 37 *type = action; /* 比較成功則數字cation就是對應的action */ 38 ret = 0; 39 break; 40 } 41 out: 42 return ret; 43 }
說明：怎么指定處理uevent的用戶空間程序(簡稱uevent helper)？
上面介紹kobject_uevent_env的內部動作時，有提到，Uevent模塊通過Kmod上報Uevent時，會通過call_usermodehelper函數，調用用戶空間的可執行文件（或者腳本，簡稱uevent helper ）處理該event。而該uevent helper的路徑保存在uevent_helper數組中。
char uevent_helper[UEVENT_HELPER_PATH_LEN] = CONFIG_UEVENT_HELPER_PATH;
配置內核.config文件把CONFIG_UEVENT_HELPER_PATH設置為空，則熱插拔的路徑這個全局數組默認是為空的。
可以在編譯內核時，通過CONFIG_UEVENT_HELPER_PATH配置項，靜態指定uevent helper。但這種方式會為每個event fork一個進程，隨着內核支持的設備數量的增多，這種方式在系統啟動時將會是致命的（可以導致內存溢出等）。因此只有在早期的內核版本中會使用這種方式，現在內核不再推薦使用該方式。因此內核編譯時，需要把該配置項留空。
在系統啟動后，大部分的設備已經ready，可以根據需要，重新指定一個uevent helper，以便檢測系統運行過程中的熱拔插事件。這可以通過把helper的路徑寫入到"/sys/kernel/uevent_helper”文件中實現。實際上，內核通過sysfs文件系統的形式，將uevent_helper數組開放到用戶空間，供用戶空間程序修改訪問，具體可參考"./kernel/ksysfs.c”中相應的代碼，這里不再詳細描述。
參考博文：https://blog.csdn.net/qq_16777851/java/article/details/81395281