linux usb枚举过程分析之守护进程及其唤醒【转】

转自：http://blog.csdn.net/xuelin273/article/details/38646765

usb热插拔，即usb设备可以实现即插即用，像U盘一样，插到电脑里就可以用，不用时可以直接拔除，这个动作不会影响USB设备使用性能。

在linx 系统中，usb热插拔由两部分方面共同实现，即内核空间和用户空间，内核由一个守护进程实现，用户空间由udev 程序实现。在内核空间里，有一个专门用于监控usb hub的状态的守护进程，守护进程通过等待队列实现，等待队列平时处理休眠状态，当usb hub上状态变化时(即有usb设备从usb hub上插入或拔出)时，便会去唤醒等待队列，然后去实现usb设备枚举，枚举成功后，向linux系统注册usb设备，并通过kobject_event通知用户空间，有设备插入或拔出，用户空间里有一个专门用于实现动态加载设备节点的程序udev,当它收到内核通知后，能够动态创建usb设备节点，这样便实现了usb的热插拔。

本文主要从usb设备枚举最基本的几个方面进行讲解，即usb守护进程、守护进程如何唤醒、被谁唤醒。

一.守护进程

在linux系统中，usb是一个相对比较复杂的子系统，所以usb子系统的初始化过程 也相对复杂，涉及了多个方面：usb总线初始化、usb文件系统初始化、usb hub初始化、usb设备驱动注册等。其中，在usb hub初始化usb_hub_init过程中，它除了向系统注册usb hub驱动处，还创建了一个用于监控usb root hub状态的守护进程hub_thread.

hub_thread由kthread_run创建并唤醒：

[html] view plaincopy

  1. khubd_task = kthread_run(hub_thread, NULL, "khubd");
  2. if (!IS_ERR(khubd_task))
  3. return 0;

[html] view plaincopy

  1. static int hub_thread(void *__unused)
  2. {
  3. set_freezable();
  4. do {
  5. hub_events();
  6. wait_event_freezable(khubd_wait,
  7. !list_empty(&hub_event_list) ||
  8. kthread_should_stop());
  9. } while (!kthread_should_stop() || !list_empty(&hub_event_list));
  10. pr_debug("%s: khubd exiting\n", usbcore_name);
  11. return 0;
  12. }

第3行的set_freezable作用是清除当前线程标志flags中的PF_NOFREEZE位，表示当前线程能进入挂起或休眠状态。

接下来就是一个do...while的死循环，循环结束的条件是当前线程收到stop请求并且hub_event_list列表里为空，守护进程由kthread_run创建并唤醒，当调用kthread_stop时，就会停止该线程；只有收到kthread_stop且hub_event_list列表为空时才会跳出do...while循环。

在do...while循环中只有两行代码，hub_events为usb系统中最核心部分，这里只要hub_event_list里非空就会运行USB的枚举过程，直到hub_event_list为空，则跳出hub_events,通过wait_event_freezable进入休眠，其中khubd_wait为一个等待队列头，它通过静态方式 定义：

[html] view plaincopy

  1. static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(khubd_wait);

wait_event_freezable中第二个参数为等待队列进入休眠条件condition，只有第二个参数为假时才能进入休眠，即hub_event_list列表为空且没有收到stop请求，这里hub_event_list肯定为空，所以只要没有收到kthread_stop请求，就能进入休眠，休眠被唤醒后检测condition时否已经满足条件，即condition为真，hub_event_list不为空或收到stop请求，如果是收到stop请求，则直接退出do...while循环，如果是因为hub_event_list非空，则运行hub_events，实现usb枚举。

二 .守护进程唤醒

当运行完hub_events后，usb线程就会通过wait_event_freezable进入休眠状态，直到被信号中断或条件满足被唤醒，usb的守护进程由kick_khubd函数进行唤醒，该函数在多个地方被调用：

[html] view plaincopy

  1. static void kick_khubd(struct usb_hub *hub)
  2. {
  3. unsigned long   flags;
  4. spin_lock_irqsave(&hub_event_lock, flags);
  5. if (!hub->disconnected && list_empty(&hub->event_list)) {
  6. list_add_tail(&hub->event_list, &hub_event_list);
  7. /* Suppress autosuspend until khubd runs */
  8. usb_autopm_get_interface_no_resume(
  9. to_usb_interface(hub->intfdev));
  10. wake_up(&khubd_wait);
  11. }
  12. spin_unlock_irqrestore(&hub_event_lock, flags);
  13. }

第6行，只有在hub连接并且hub中的event_list为初始状态；

第7行，将hub的event_list添加到hub_event_list列表，用于满足守护进程被唤醒时的条件。

第10行，自动挂载计数加1，停止hub在进行枚举的时候进入suspend态。

第12行，通过wake_up唤醒已经休眠的usb守护进程。

有多个地方可以调用kick_khubd来唤醒usb守护进程：

hub有两个端口，即control endpoint和interrupt endpoint，其中interrupt endpoint主要用于查询hub 上的port状态变化。在添加控制器驱动时会创建一个root hub，而当root hub的port上检测到有hub插入时，也会创建一个usb hub，在为root hub或普通hub进行配置时，会为它申请的interrupt endpoint申请urb相关资源：

[html] view plaincopy

  1. hub->urb = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL);
  2. if (!hub->urb) {
  3. ret = -ENOMEM;
  4. goto fail;
  5. }
  6. usb_fill_int_urb(hub->urb, hdev, pipe, *hub->buffer, maxp, hub_irq, hub, endpoint->bInterval);

urb的回调函数为hub_irq:

[html] view plaincopy

  1. static void hub_irq(struct urb *urb)
  2. {
  3. struct usb_hub *hub = urb->context;
  4. int status = urb->status;
  5. unsigned i;
  6. unsigned long bits;
  7. switch (status) {
  8. case -ENOENT:       /* synchronous unlink */
  9. case -ECONNRESET:   /* async unlink */
  10. case -ESHUTDOWN:    /* hardware going away */
  11. return;
  12. default:        /* presumably an error */
  13. /* Cause a hub reset after 10 consecutive errors */
  14. dev_dbg (hub->intfdev, "transfer --> %d\n", status);
  15. if ((++hub->nerrors < 10) || hub->error)
  16. goto resubmit;
  17. hub->error = status;
  18. /* FALL THROUGH */
  19. /* let khubd handle things */
  20. case 0:         /* we got data:  port status changed */
  21. bits = 0;
  22. for (i = 0; i < urb->actual_length; ++i)
  23. bits |= ((unsigned long) ((*hub->buffer)[i]))
  24. << (i*8);
  25. hub->event_bits[0] = bits;
  26. break;
  27. }
  28. hub->nerrors = 0;
  29. /* Something happened, let khubd figure it out */
  30. kick_khubd(hub);
  31. resubmit:
  32. if (hub->quiescing)
  33. return;
  34. if ((status = usb_submit_urb (hub->urb, GFP_ATOMIC)) != 0
  35. && status != -ENODEV && status != -EPERM)
  36. dev_err (hub->intfdev, "resubmit --> %d\n", status);
  37. }

在hub_irq中可以看到，如果urb被成功提交给控制器，并成功获取port状态，就会调用kick_khubd唤醒守护进程；

对于ohci类型的root hub，它除了和其它hub一样，可以通过usb_submit_urb提交查询hub状态的请求，它还可以通过中断方式去查询，在用usb_add_hcd添加控制器驱动时，会为控制器申请中断：

[html] view plaincopy

  1. retval = usb_hcd_request_irqs(hcd, irqnum, irqflags);
  2. if (retval)
  3. goto err_request_irq;

对于ohci类型的控制器，在中断处理程序ohci_irq中，其中有一项就是用来监控root hub上的port状态的：

[html] view plaincopy

  1. if (ints & OHCI_INTR_RHSC) {
  2. ohci_vdbg(ohci, "rhsc\n");
  3. ohci->next_statechange = jiffies + STATECHANGE_DELAY;
  4. ohci_writel(ohci, OHCI_INTR_RD | OHCI_INTR_RHSC, ®s->intrstatus);
  5. ohci_writel(ohci, OHCI_INTR_RHSC, ®s->intrdisable);
  6. usb_hcd_poll_rh_status(hcd);
  7. }

当port上状态发生变化时，就会调用usb_hcd_poll_rh_status去查询usb root hub port状态，并调用hub中interrupt urb的回调函数hub_irq，最终去唤醒usb守护进程。

对于root hub，当它使用usb_submit_urb去提交查询hub状态请求时，它是通过启动一个定时器rh_timer去定时查询root hub状态的，如果成功获取hub状态，并通过hub_irq返回，则在hub_irq最后会再次自动调用usb_submit_urb去获取hub状态。如果不能获取或不能成功通过hub_irq返回，则不会再去调用usb_submit_urb；

对于root hub可以通过主动去调用usb_submit_urb来查询port状态或通过控制器的中断来处理，除此之外，在向系统添加控制器驱动时，会自动创建并注册一个root hub，驱动将会对这个root hub匹配hub驱动并对它进行配置，配置完后它会主动的调用kick_khubd去唤醒守护进程(hub_activate)。

如果在枚举的时候发现插入的是一个usb hub，则也会为这个hub匹配其驱动，如果成功匹配驱动，便会对hub进行配置，配置成功后也会去调用kick_khubd去唤醒守护进程。

时间： 2024-11-14 15:23:41

linux usb枚举过程分析之守护进程及其唤醒【转】的相关文章

嵌入式 Linux进程间通信（三）——守护进程

嵌入式 Linux进程间通信(三)--守护进程 一.守护进程简介 1.守护进程简介 守护进程(Daemon)是运行在后台.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的一种特殊进程.守护进程常常在系统引导装入时启动,在系统关闭时终止.Linux的大多数服务器就是用守护进程实现的.比如,Internet服务器inetd,Web服务器httpd等.同时,守护进程完成许多系统任务.比如,作业规划进程crond等.守护进程的创建本身并不复杂,复杂的是各种版本的Unix的实现机制不尽相同

ASP.NET Core Linux下为 dotnet 创建守护进程（必备知识）

原文:ASP.NET Core Linux下为 dotnet 创建守护进程(必备知识) 前言 在上篇文章中介绍了如何在 Docker 容器中部署我们的 asp.net core 应用程序,本篇主要是怎么样为我们在 Linux 或者 macOs 中部署的 dotnet 程序创建一个守护进程,来保证我们的程序在异常或者是电脑重启的时候仍然能够正常访问. 如果你以后用准备使用 asp.net core来开发项目的话,程序并且部署到 Linux 上的话,那么此篇文章你值得收藏. 如果你觉得对你有帮助的话

Windows 和 Linux 上Redis的安装守护进程配置

# Windows 和 Linux 上Redis的安装守护进程配置 Redis 简介 ? Redis是目前最常用的非关系型数据库(NOSql)之一,常以Key-Value的形式存储.Redis读写速度远远比关系型数据库高(mysql.oracle).所以常用作项目热数据缓存 Windows上的安装配置 1) 在GitHub下载https://github.com/microsoftarchive/redis/releases 2) 解压并安装redis服务以支持守护进程(后台启动) 解压之后目录

ASP.ENT Core Linux 下 为 donet创建守护进程（转载）

原文地址:http://www.cnblogs.com/savorboard/p/dotnetcore-supervisor.html 前言 在上篇文章中介绍了如何在 Docker 容器中部署我们的 asp.net core 应用程序,本篇主要是怎么样为我们在 Linux 或者 macOs 中部署的 dotnet 程序创建一个守护进程,来保证我们的程序在异常或者是电脑重启的时候仍然能够正常访问. 如果你以后用准备使用 asp.net core来开发项目的话,程序并且部署到 Linux 上的话,那

Linux中的两种守护进程stand alone和xinetd

--http://www.cnblogs.com/itech/archive/2010/12/27/1914846.html#top 一般使用stand alone /etc/init.d/ 非常少用xinetd /etc/xinetd.d/ Linux守护进程的运行方式 1．独立运行(stand-alone)的守护进程 独立运行的守护进程由init脚本负责管理,所有独立运行的守护进程的脚本在/etc/rc.d/init.d/目录下.系统服务都是独立运行的守护进程,包括syslogd和cron等

[Linux] PHP程序员玩转Linux系列-使用supervisor实现守护进程

1.PHP程序员玩转Linux系列-怎么安装使用CentOS 2.PHP程序员玩转Linux系列-lnmp环境的搭建 3.PHP程序员玩转Linux系列-搭建FTP代码开发环境 4.PHP程序员玩转Linux系列-备份还原MySQL 5.PHP程序员玩转Linux系列-自动备份与SVN 6.PHP程序员玩转Linux系列-Linux和Windows安装nginx 7.PHP程序员玩转Linux系列-nginx初学者引导 8.PHP程序员玩转Linux系列-Nginx中的HTTPS 首先遇到的问题

【Linux学习】编写一个守护进程

题目: 编写一个守护进程,每隔3秒钟将当前时间输出.要求: 不能使用init_daemon系统调用. #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> #include <unistd.h> int main(void) { pid_t pid; pid = fork(); if(pid > 0) { exit(0); } if(0 ==

linux下守护进程的创建

最近在学习linux c编程 看到了守护进程的创建,感觉很好玩, 测试环境ubuntu 15.04 下面贴出测试代码 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <signal.h> #include <sys/param.h> #include <sys/stat.h> #include <time.h> #include <

浅谈Linux下的syslog守护进程

syslog是Linux下默认的日志守护进程.任何希望生成日志信息的程序都可以通过syslog 接口实现该目的. 同时,几乎所有的网络设备都可以通过syslog协议,将日志信息以UDP的形式传送给远端服务器,远端接收日志服务器必须通过syslogd监听UDP端口514,并根据 syslog.conf 配置文件张的配置处理.配置文件 /etc/rsyslog.conf 中规定了syslogd如何根据设备和信息的重要级别来报告信息. 这里只需要有个大致了解即可,下面都会提到这些东西. 关于配置文件: