Linux에서 USB, Ethernet hot plug 처리

Linux에서 USB, Ethernet 장치의 hot plug 처리에 대해서 정리한다.

정리 동기

회사 디바이스에서 USB 장치의 hot plug 처리가 복잡하게 되어 있었고, Ethernet 장치의 hot plug는 제대로 처리되어 있지 않아서 이를 수정하였다.

Linux에서 hot plug 처리

Kernel 버전에 따라서 CONFIG_HOTPLUG 항목이 있는 경우에는 아래와 같이 enable 되어 있어야 한다.
```
CONFIG_HOTPLUG=y
```
위 설정을 enable 하면 함께 자동으로 enable 되는 설정이 있는데, 이 중에서 아래와 같이 hot plug 이벤트 발생시 호출할 스크립트의 경로 설정이 있다.
```
CONFIG_UEVENT_HELPER_PATH="/sbin/hotplug"
```
Hot plug 이벤트시 실행될 스크립트(agent라고도 부름)를 위와 같은 Kernel 디폴트 값이 아닌 다른 경로로 변경하고 싶으면 /proc/sys/kernel/hotplug 파일에 지정하면 된다.
디바이스 장치에서는 rootfs의 init 스크립트에서 세팅하면 된다.
Kernel은 hot plug 이벤트가 감지되면 적절한 환경 변수를 세팅하여 /proc/sys/kernel/hotplug에 등록된 agent를 호출한다.
Hot plug 이벤트 스크립트에서는 USB의 경우 ACTION, DEVPATH, PRODUCT, INTERFACE, TYPE 등의 환경 변수가 전달된다.
만약에 “usbdevfs“가 설정된 경우에는 DEVICE, DEVFS 환경 변수도 전달된다.

mdev 이용법

mdev는 mini udev를 뜻하고, udev의 경량화 버전이라고 볼 수 있는데, Busybox에도 포함되어 있어서 많이 사용되고 있다.
참고로 Busybox에 구현된 mdev는 데몬 형태가 아니고, netlink를 사용하지도 않는다. 따라서 커널 config에서 네트워크가 완전히 빠지는 경우에도 사용할 수가 있다.

아래 예와 같이 /proc/sys/kernel/hotplug 파일에 mdev를 설정한다.
```
$ sudo echo "/sbin/mdev" > /proc/sys/kernel/hotplug
```
mdev는 실행시 /etc/mdev.conf 파일에 명시된 설정 파일을 참조한다. /etc/mdev.conf 파일은 아래 예와 같이 작성할 수 있다. (아래 예는 USB 저장 장치와 SD카드 장치에 대한 처리이다. 아래 예에서는 SD카드가 삽입된 경우에는 추가로 /etc/mount.sh 스크립트를 호출함)
```
sda[0-9]*           root:root   660
mmcblk[0-9]p[0-9]   root:root   660   @/etc/mount.sh $MDEV
```
위에서 스크립트 호출 앞의 @ 마크는 장치가 생성된 후에 수행되고, $ 마크는 장치가 제거되기 전에 수행되고, * 마크는 두 경우에 모두 수행됨)
또 $MDEV 환경 변수는 해당 device node의 이름을 나타낸다.

/etc/mount.sh 파일은 아래 예와 같이 작성할 수 있다.
```
mount /dev/$1 /mnt/sdcard
```
물론 위의 예제는 일부러 외부 스크립트를 호출하는 예를 보이기 위한 것이고, /etc/mdev.conf 파일에서 직접 해당 디바이스를 마운트/언마운트시킬 수도 있다.

USB 저장 장치 hot plug

회사 모델에서는 hot plug 스크립트에서는 직접적으로 마운트/언마운트 처리를 하지 않고, application으로 메시지만 전달하고, application에서 마운트를 비롯한 필요한 모든 처리를 하는 방식이다.

USB 저장 장치를 hot plug 시켰을 때에 실제로 구현된 흐름은 다음과 같다.

USB 저장 장치가 hot plug가 되면 Kernel에 의해 /sbin/hotplug 스크립트가 실행된다.

/sbin/hotplug 스크립트는 아래 형태로 작성하였다.

#!/bin/sh
if [ "$1" = "block" ]; then
    if [ "$ACTION" = "add" ]; then
        FULLPATH=$DEVPATH
        DEVNAME=${FULLPATH##*/}
        DEV=/dev/$DEVNAME
        /sbin/HotPlugMsg $ACTION $DEVNAME
    elif [ "$ACTION" = "remove" ]; then
        FULLPATH=$DEVPATH
        DEVNAME=${FULLPATH##*/}
        DEV=/dev/$DEVNAME
        /sbin/HotPlugMsg $ACTION $DEVNAME
    fi
fi

즉, USB 저장 장치가 hot plug 된 경우에 /sbin/HotPlugMsg 파일을 실행하면서 add/remove 이벤트와 device name을 넘긴다.

HotPlugMsg 실행 파일은 application에게 IPC 메시지로 해당 이벤트를 알려주도록 C 언어로 msgsnd()를 이용하여 구현하였다.
Application은 해당 added/removed 이벤트 메시지를 수신하여 실제로 원하는 작업을 구현하였다.

Ethernet 포트 hot plug

Kernel에서는 Ethernet 포트의 hot plug가 발생하면 netlink를 통해서 알린다. 따라서 이 netlink를 수신하는 데몬이 필요하다. 이 데몬으로는 ifplugd를 사용할 수 있는데, Busybox에도 포함되어 있으므로 이것을 사용하면 된다.
이 ifplugd를 실행시키지 않으면, Ethernet 포트의 hot plug 이벤트를 감지하지 못하므로, DHCP로 IP를 받아오지 못하는 등의 문제가 발생한다. 그래서 init 스크립트에서 아래 내용과 같이 추가하여 ifplugd 데몬을 실행시켰다.
```
/sbin/ifplugd -i eth0 -I -r /sbin/hotplug
```
결과로 Ethernet 포트의 hot plug 이벤트가 발생하면, ifplugd는 /sbin/hotplug를 호출하는데, 이때 첫번째 아규먼트($1)로는 “eth0”를 보내고, IFPLUGD_PREVIOUS 환경 변수에는 이전 상태(예: “down”), IFPLUGD_CURRENT 환경 변수에는 현재 상태(예: “up”)를 세팅한다.

참고: ifplugd 툴은 rootfs에 /var/run/ 경로가 있어야 정상적으로 동작한다.

/sbin/hotplug 파일은 아래 형태로 작성하였다.

#!/bin/sh
if [ "$1" = "eth0" ]; then
    if [ "$IFPLUGD_CURRENT" = "up" ]; then
        udhcpc -i eth0 -p /tmp/udhcpc.pid -s /etc/udhcpc.script >& /dev/null &
    elif [ "$IFPLUGD_CURRENT" = "down" ]; then
        pidfile=/tmp/udhcpc.pid
        if [ -e $pidfile ]; then
            kill `cat $pidfile` 2> /dev/null
            rm -f $pidfile
        fi
        ifconfig eth0 down
    fi
fi

즉, Ethernet 포트가 꼽혔으면 DHCP client(위에서는 udhcpc)를 실행켜서 IP를 할당받고, Ethernet 포트가 제거되었으면 DHCP client를 kill 시키고 해당 interface를 down 시킨다.

필요하면 IPC 메시지로 application에게 해당 이벤트를 알릴 수도 있다.

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