Usb storage driver linux

How does the USB storage driver works in Linux?

I am trying to find out a high-level overview of how the USB storage driver works in Linux. I’m looking for a simple article or even a picture/flowchart describing how it works. Basically, I’m looking to get these questions answered: When you plug the device into your computer, what happens? Is there a daemon that picks up on it, or does the event trigger an interrupt somewhere? Does the core USB driver read information about the device before passing control over to the USB storage driver? How does it decide what type of device it is? How does the device get mounted, and what allows it to communicate with the computer’s filesystem? When I copy a file, what does the data flow look like in the kernel? I hope the question isn’t too vague — I tried Google to no avail, so I’m wondering if anyone knows any articles or diagrams that can explain this, or perhaps if they can explain it themselves without too much effort. Thanks.

1 Answer 1

No, it is a very good question.

The block writing is going in linux with the block device layer. The filesystems are working with this block dev layer.

If this layer wants to write something out, says it to the driver of the usb master device. This driver is talking with the usb controller chip of the motherboard.

This chip is very simple: the usb is practically a serial port, with a lot of extensions, mainly targeting the autoconfiguration and the power management. But basically, you can write out bytes, and read in bytes.

When you plug the device into your computer, what happens? Is there a daemon that picks up on it, or does the event trigger an interrupt somewhere?

The device (usb slave) says the master (in the motherboard): «I am here». The usb controller chip gets the message and says it to the kernel (normally) with an interrupt. The kernel reinitializes and rescans the usb bus, and says the udev: «here is a new 1234:5678 usb device on the usb tree 1.3.5»

«How does it decide what type of device it is?»

Usb devices have a vendor and model id, and they can say this on ask. Google for «usb ids».

«How does the device get mounted, and what allows it to communicate with the computer’s filesystem?»

The kernel only loads the driver and says the udev (which is in userspace): «Here is a new block device on device number 22:16». From this, udev tries to mount this with some userspace daemon, it is already distribution-dependant.

Источник

USB storage devices

This document describes how to use the popular USB memory sticks with Linux. However, it is also valid for other devices such as digital cameras that act as if they were just a USB storage device.

If you have an up-to-date system with the standard Arch kernel and a modern desktop environment, your device should just show up on your desktop, with no need to open a console.

Auto-mounting with udisks

This is the easiest and most frequently used method. It is used by many desktop environments, but can be used separately too.

See Udisks for detailed information, including list of mount helpers.

Manual mounting

Note: Before you decide that Arch Linux does not mount your USB device, be sure to check all available ports. Some ports might not share the same controller, preventing you from mounting the device.

Getting a kernel that supports usb_storage

If you do not use a custom-made kernel, you are ready to go, for all Arch Linux stock kernels are properly configured. If you do use a custom-made kernel, ensure it is compiled with SCSI-Support, SCSI-Disk-Support and usb_storage. If you use the latest udev, you may just plug your device in and the system will automatically load all necessary kernel modules.

Identifying device

The first thing one needs to access a storage device is its identifier assigned by kernel. See File systems#Identify existing file systems for details.

Newly plugged-in devices are usually shown in the journal.

Mounting USB memory

If mount does not recognize the file system of the device you can try to use the -t argument, see mount(8) for details. If mounting does not work, you can try to recreate the file system or even repartition the disk.

Allow writing by regular users

If you want non-root users to be able to write to the USB stick, you can issue the following command:

# mount -o gid=users,fmask=113,dmask=002 /dev/sda1 /mnt/usbstick

If it does not work, make sure that the file system is mountable and writable as root, see the previous section for details.

As normal user with fstab

See FAT#Writing to FAT32 as normal user if you want normal user to do the mount/unmount action.

Mount tools

Multiple mount tools facilitate mounting as a regular user.

Troubleshooting

No USB storage devices are detected

If you have connected your USB storage device and it is not listed by lsblk but appears in the journal without being assigned a block device, see General troubleshooting#Cannot use some peripherals after kernel upgrade.

Also ensure that your BIOS has both XHCI Handoff and EHCI Handoff enabled, but this is usually not an issue with most modern devices.

Device not shutting down after unmounting all partitions

This article or section needs expansion.

Reason: Please advise how to automatically shut down devices after unmounting (Discuss in Talk:USB storage devices)

Failure to power off a device might result in:

• a hard disk drive not parking its head, making a faint scratching sound while spinning out and degrading the device [2], or
• a solid-state drive (especially older) not flushing its cache buffers or updating its mapping tables, and losing data [3].

When you unmount the partitions, the device is still powered on. You should ask the system to turn it off first in order to safely remove it: [4]

# echo 1 > /sys/block/disk_name/device/delete

If you use udisks, you can use these commands: [5]

$ udisksctl unmount -b /dev/sdXY $ udisksctl power-off -b /dev/sdX 

Device is detected but does not register as mountable

udev is shipped with a default set of rules, found in /usr/lib/udev/rules.d/ , including one for ignoring some specific devices for various reasons. Some hardware devices, such as digital cameras, portable recorders, etc., may format usb storage in a way that results in the ignore rules to be triggered. You can check if one of these rules was applied with the following command and then find the corresponding conditions in the defaults:

$ udevadm info --attribute-walk --name=device_name | grep UDISKS_IGNORE

If this is the case and your device has this property set to «1», you can override it with a custom rule, following the udev page.

Источник

USB storage devices (Русский)

Состояние перевода: На этой странице представлен перевод статьи USB storage devices. Дата последней синхронизации: 10 февраля 2022. Вы можете помочь синхронизировать перевод, если в английской версии произошли изменения.

В этом документе описываются способы использования различных USB накопителей в Linux. Это также касается и других устройств, таких как цифровые камеры или телефоны, которые распознаются как обычные USB накопители.

Если у вас свежая система со стандартным ядром Arch и современная среда рабочего стола, USB устройство должно автоматически появляться на рабочем столе при подключении, и лезть в консоль не потребуется.

Автоматическое монтирование с помощью udisks

Это самый простой и самый часто используемый метод. Он используется во многих средах рабочего стола, но может применяться и отдельно.

Подробности и вспомогательные программы описаны в статье udisks (Русский).

Монтирование вручную

Примечание: Перед тем, как обвинить Arch Linux в том, что он не монтирует USB устройства, стоит проверить все доступные порты. Часть разъёмов могут не обслуживаться контроллером (или не подключены к контроллеру вообще, в случае портов на передней панели), и устройства физически не смогут монтироваться. Теоретически контроллер портов может оказаться выключенным; для того, чтобы это проверить, нужно зайти в BIOS и отыскать параметр с названием вроде «Onboard USB Controller» — должен быть «Enabled».

Где взять ядро, поддерживающее usb_storage

Если не используется самодельное (самосборное) ядро, то делать ничего не требуется, все официальные ядра Arch Linux настроены как нужно. В случае самосборного ядра следует убедиться, что при компиляции была включена поддержка SCSI, SCSI-Disk и usb_storage. Если установлена последняя версия udev, то можно просто подключить носитель, и система автоматически подгрузит все необходимые модули ядра.

Опознавание устройств

Самое первое, что нужно знать об устройстве, так это его идентификатор, присвоенный ядром. Смотрите fstab (Русский)#Определение файловой системы для подробностей.

Совет: Чтобы узнать, какое именно устройство является нужным вам USB-устройством, можно сравнить вывод lsblk -f (описанный в статье по ссылке) до и после подключения устройства.

Монтирование USB флэш-памяти

Для этого нужно создать папку, в которую в дальнейшем будет монтироваться флэшка:

От имени суперпользователя (root)

Монтировать устройство рутом при помощи команды (только нужно заменить device_node найденным устройством, как было показано выше):

# mount device_node /mnt/usbstick

# mount -U UUID /mnt/usbstick

Если mount не распознаёт формат устройства (файловой системы), то можно попробовать с ключом -t , а также глянуть в mount(8) для просвещения. Если монтирование не работает и на устройстве нет важных данных, можно попробовать отформатировать его или даже пересоздать таблицу разделов.

Разрешить запись обычным пользователям

Чтобы непривилегированные пользователи могли записывать данные на USB носитель, нужно прописать следующую команду:

# mount -o gid=users,fmask=113,dmask=002 /dev/sda1 /mnt/usbstick

Если это не сработало, убедитесь, что файловая система монтируема и доступна для записи суперпользователю (смотрите предыдущий раздел).

От имени обычного пользователя посредством fstab

Если вы хотите, чтобы обычный пользователь имел право монтировать и размонтировать устройство, смотрите FAT (Русский)#Запись на FAT32 в качестве обычного пользователя.

Инструменты монтирования

Есть множество инструментов, облегчающих монтирование от имени обычного пользователя.

Решение проблем

Никакие устройства хранения USB не распознаются системой

Если вы подключили USB-накопитель к компьютеру, но он не отображается в списке lsblk или dmesg, убедитесь, что в BIOS включена функция XHCI Handoff и EHCI Handoff.

Устройство USB определилось, но его не получается примонтировать

Если вы недавно обновили ядро, модули для USB-накопителя для вашего текущего ядра были удалены и заменены модулями для свежеустановленного ядра. Эти модули не смогут загрузиться, пока вы не перезагрузитесь и не запустите новое ядро или не выполните откат пакета ядра до версии, соответствующей текущей версии ядра.

Устройство не выключается после размонтирования всех разделов

Невыключение питания устройства может привести к тому, что:

• жёсткий диск не припаркует свою головку, издаст слабый царапающий звук при раскручивании и может деградировать [2], или
• твердотельный диск (особенно старый) не сбросит буферы кэша или не обновит таблицы отображения, что может привести к потере данных [3].

После размонтирования разделов устройство всё ещё включено. Чтобы безопасно извлечь его, необходимо сначала попросить систему выключить его: [4]

# echo 1 > /sys/block/имя_диска/device/delete

Если вы используете udisks, можно использовать следующие команды: [5]

$ udisksctl unmount -b /dev/sdXY $ udisksctl power-off -b /dev/sdX 

Источник