【SUBJECT技术】探索 OpenHarmony libudev 设备热插拔机制

一、多模输入子系统设备热插拔事件来源

当前多模输入子系统处理设备热插拔事件的过程如图所示

现有多模输入子系统框架中，设备原始输入事件要经由libinput处理，封装成libinput的事件类型。多模输入子系统接收并处理libinput封装的事件。特别地，libinput依赖udev获得输入设备热插拔事件的通知。udev将监听热插拔事件、读取热插拔的设备信息，连同枚举已加载设备等接口实现封装成libudev共享库。libinput通过libudev封装的这些功能接口与udev通信，因而在编译时多模输入模块需要链接到libudev。

libinput依赖的两个关键路径是设备节点“/dev/input/<devnode>”和设备系统路径“/sys/class/input/<devnode>”。系统路径可以通过设备节点关联得到。通过设备节点可获得设备支持的事件和属性，以及接收和发送输入事件。通过系统路径可以获得设备的详细信息。

libinput依赖设备能力标记来分设备类型进行事件处理。这些标记是由udevd通过应用配置的规则计算得到的。

总结下来有几个关键点： （1）libudev是在eudev项目中实现的。 （2）多模输入子系统从udevd获知输入设备热插拔，而设备节点由ueventd创建。 （3）多模输入子系统依赖udev提供的信息包括：输入设备热插拔通知；输入设备节点路径；输入设备的能力标记。udev支持广泛的设备类型，为此定义了一整套复杂的规则来处理设备热插拔事件。多模输入子系统只支持输入设备，我们可以通过简单的逻辑来获取这些信息。

二、判断设备类型

不同的输入设备支持不同的输入事件和属性的组合。

2.1 如触摸屏支持的事件

  Discriminator::DeviceType::TOUCHSCREEN, {
      .eventTypes {
        EV_KEY,
        EV_ABS,
      },
      .keys {
        BTN_TOUCH,
      },
      .abs {
        ABS_MT_TOUCH_MAJOR,
        ABS_MT_TOUCH_MINOR,
        ABS_MT_POSITION_X,
        ABS_MT_POSITION_Y,
        ABS_MT_TRACKING_ID,
        ABS_MT_PRESSURE,
        ......
      },
      .properties {
        INPUT_PROP_DIRECT,
      },
    }

2.2 鼠标支持的输入事件和属性

Discriminator::DeviceType::MOUSE, {
      .eventTypes {
        EV_KEY,
        EV_REL,
      },
      .keys {
        BTN_LEFT,
        BTN_RIGHT,
        BTN_MIDDLE
      },
      .rels {
        REL_X,
        REL_Y,
        REL_WHEEL
      }
    },

2.3 键盘支持的输入事件和属性

Discriminator::DeviceType::KEYBOARD,
    {
      .eventTypes {
        EV_KEY,
      },
      .keys {
        KEY_1, KEY_2, KEY_3, KEY_4, KEY_5, KEY_6, KEY_7, KEY_8, KEY_9, 
        KEY_0, KEY_MINUS, KEY_EQUAL, KEY_BACKSPACE, KEY_TAB, KEY_Q, 
        KEY_W, KEY_E, KEY_R, KEY_T, KEY_Y, KEY_U, KEY_I,
        KEY_O, KEY_P, KEY_LEFTBRACE, KEY_RIGHTBRACE,
        KEY_ENTER, KEY_LEFTCTRL, KEY_A, KEY_S, KEY_D, KEY_F,
        KEY_G, KEY_H, KEY_J, KEY_K, KEY_L, KEY_SEMICOLON,
        KEY_LEFTSHIFT, KEY_BACKSLASH, KEY_Z, KEY_X,
        KEY_C, KEY_V, KEY_B, KEY_N, KEY_M, KEY_COMMA, KEY_DOT,
        KEY_SLASH, KY_RIGHTSHIFT, KEY_LEFTALT, KEY_SPACE,
        KEY_CAPSLOCK, KEY_F1, KEY_F2, KEY_F3, KEY_F4, KEY_F5, KEY_F6,
        KEY_F7, KEY_F8, KEY_F9, KEY_F10, KEY_NUMLOCK,
        KEY_SCROLLLOCK, KEY_KP7, KEY_KP8, KEY_KP9, KEY_KPMINUS,
        KEY_KP4, KEY_KP5, KEY_KP6, KEY_KPPLUS, KEY_KP1, KEY_KP2,
        KEY_KP3, KEY_KP0, KEY_KPDOT, KEY_F11, KEY_F12, ......
      },
    },

三、主要程序处理逻辑

3.1 libinput初始化

3.2 热插拔事件处理

3.3 模块结构

3.4 接口列表struct udev;

四、udevd进程

4.1 udevd是一个守护进程

udevd启动时通过netlink scoket监听内核通知的设备热插拔事件： src/udev/udevd.c:main()

当接收到内核发出的设备热插拔事件时，udevd将事件加入事件队列，启动工作进程处理事件： src/udev/udevd.c:main()

工作进程处理热插拔事件，应用配置的规则，执行处理例程，然后将处理后的事件转发给libudev事件监听者（libinput）： src/udev/udevd.c:worker_spawn()

libinput依赖udevd处理过的事件进行设备识别。如果去掉规则匹配部分的逻辑，测试时libinput不能正常识别设备。参考日志：

4.2 udevd规则处理逻辑

udevd启动时会遍历预定的目录，寻找规则配置文件。udevd逐个解析每个规则配置文件，形成一个规则项的数组。单个配置文件解析得到的规则项是按序连续排列的，其中第一项（如下图的蓝色项）记录了一些从相应规则配置文件解析得到的规则项的信息，包括规则项的个数等。从该配置文件解析得到的规则项紧接着按规则的类型顺序排列。这些规则项可分为两类，一类用来做匹配，另一类指示执行的动作。如下图所示：

应用规则时，单个规则配置文件中的所有规则项是作为一个整体考虑的。设备的属性应匹配所有的匹配项，才能应用后面的动作。

4.3 UDEV鼠标标记

五、ueventd进程

5.1 ueventd是一个守护进程

它通过netlink scoket监听内核生成的uevent消息。当ueventd接收到uevent消息时，采取适当的动作来处理。典型的场景是当有设备热插/拔时，内核发送uevent事件通知用户端；ueventd接收到此uevent事件，执行如创建/移除设备节点的动作。 系统正常启动后，ueventd会超时退出。当有设备热插拔事件上报时，如果udevd进程未运行，则系统会拉起ueventd进程处理事件，创建设备节点。 OpenHarmony的ueventd进程的代码在“/base/startup/init_lite/ueventd/”目录中。系统启动后，ueventd通过netlink scoket监听内核发送的输入设备热插拔事件。

5.2 当前ueventd的实现支持“input”子系统事件的处理

参考日志：

5.3 ueventd可接收并处理设备热插拔事件

测试时加载了两个虚拟触摸屏设备，uevent响应并创建了设备节点，ueventd输出日志：

5.4 测试插入键盘，uevent创建了设备节点

参考日志：

5.5 测试插入鼠标，uevent创建了设备节点

5.6 ueventd的日志输出

5.7 一个问题是ueventd有监听超时时间设置

设备启动后uevent进程因超时而结束运行。如果去除ueventd的超时设置，ueventd则保持运行：

5.8 另一个问题是ueventd的功能简单

未提供事件通知的接口和设备信息获取的接口，如果多模依赖ueventd实现设备热插拔，则需要增加实现这些接口。

六、各类型输入设备支持的事件和属性

6.1 键盘支持的事件类型和属性

6.2 鼠标支持的事件类型和属性

6.3 触摸屏支持的事件类型和属性

6.4 数位板支持的事件类型和属性

6.5 手写笔支持的事件类型和属性