Kontrola podświetlenia klawiatury via UDEV (backlight)

Ostatnio na polskim forum linux mint pojawił się wątek, w którym jeden z użytkowników miał problem z ogarnięciem podświetlania klawiatury. Chodzi generalnie o start komputera z włączonym backlight'em klawiatury, przez co trzeba to podświetlenie manualnie wyłączać za każdym razem po uruchomieniu się systemu. W przypadku mojego laptopa Lenovo ThinkPad T430, taka sytuacja co prawda nie występuje i system uruchamia się naturalnie ze zgaszoną klawiaturą. Niemniej jednak, zainteresował mnie ten problem tyle, że w drugą stronę -- chodzi o możliwość startu systemu z włączonym podświetleniem klawiatury, bo ustawienia BIOS/EFI/UEFI mojego laptopa tego aspektu pracy komputera nie są w stanie w żaden sposób skonfigurować. Okazało się, że zaimplementowanie tego typu funkcjonalności nie jest jakoś specjalnie trudne i można bez większego trudu ogarnąć backlight klawiatury przy pomocy prostej reguły dla UDEV'a.

Sterownie podświetleniem klawiatury

Jeśli nasz laptop posiada podświetlaną klawiaturę, to zapewne udostępnia w systemie stosowne pliki w katalogu /sys/ , przez zapis których możemy kontrolować fakt zapalenia lub zgaszenia backlight'a (zakładając oczywiście, że odpowiedni moduł kernela został wcześniej załadowany do pamięci RAM). W przypadku tego ThinkPad'a T430, te potrzebne nam pliki znajdują się w katalogu /sys/devices/platform/thinkpad_acpi/leds/tpacpi::kbd_backlight/ . Nas najbardziej interesuje pozycja brightness oraz też po części max_brightness .

Z pliku max_brightness możemy odczytać maksymalną wartość jaką możemy zapisać do pliku brightness . W tym przypadku w max_brightness mamy wartość 2 . Zatem mamy aż trzy możliwe kombinacje, które mogą powędrować do pliku brightness , tj. 0 , 1 i 2 . W przypadku ustawienia wartości 0 , backlight klawiatury zostanie wyłączony. Jeśli prześlemy wartość 1 , to zostanie włączone lekkie podświetlenie przycisków. Natomiast w przypadku określenia wartości 2 , podświetlenie klawiatury zostanie aktywowane w pełni.

Mój laptop uruchamia się ze zgaszoną klawiaturą i przy starcie systemu nawet nie próbuje jej zapalić. Takie jest chyba standardowe zachowanie ale w poruszonym wątku na forum, system zdawał się zachowywać zupełnie inaczej, tj. zapalał podświetlenie klawiatury w momencie uruchamiania się środowiska graficznego. Ja ze środowisk graficznych nie korzystam, m.in. właśnie z takiego powodu, tj. teoretycznie wszystko działa jak należy ale jakieś ustawienia środowiska graficznego coś gdzieś psują i potem mamy takie dziwne problemy.

Tak czy inaczej, ja bardzo często siedzę przy kompie wieczorami/nocami, no i do tego mój system jest w pełni zaszyfrowany, co wymaga ode mnie wpisywania hasła za każdym razem, gdy Debian się uruchamia. W nocy zwykle mam zgaszone światełko, no i jak laptop restartuje, to przy wprowadzaniu hasła muszę klawiaturę sobie zapalić. Do tej pory nawet nie zawracałem sobie głowy tym problemem, bo co to jest zapalić raz na jakiś czas klawiaturę wciskając Fn + space ? Niemniej jednak, zafascynowany problemem użytkownika forum mint'a postanowiłem ogarnąć sobie te światełka pod przyciskami klawiatury, tak by system właśnie startował z włączoną klawiaturą, a po wpisaniu hasełka do kontenera LUKS, ten backlight wyłączał.

Usługa systemd-backlight@.service

W systemach linux, w których zainstalowany jest już domyślnie systemd, to usługa systemd-backlight@.service ma odpowiadać za zadanie zapisania przy zamykaniu systemu i odtwarzania przy jego starcie stanu podświetlenia i to nie tylko klawiatury ale również monitora i innych jeszcze podzespołów. Ta usługa nie działa w jakiś magiczny sposób, a jedynie operuje ona na zasadzie zapisania określonej wartości do plików w katalogu /var/lib/systemd/backlight/ przy wyłączaniu systemu. W późniejszym czasie, gdy uruchamiamy komputer, te pliki są odczytywane i system wie jakie podświetlenie klawiatury (czy monitora) ma sobie ustawić.

Jeśli chodzi o system mojej maszyny, to w tym powyższym katalogu mamy takie oto dwa pliki:

#  ls -al /var/lib/systemd/backlight/
total 24
drwxr-xr-x  2 root root 4096 2020-12-09 13:56:54 ./
drwxr-xr-x 12 root root 4096 2021-08-18 15:30:35 ../
-rw-r--r--  1 root root    4 2021-09-03 22:18:07 pci-0000:00:02.0:backlight:intel_backlight
-rw-r--r--  1 root root    2 2021-09-03 22:18:07 platform-thinkpad_acpi:leds:tpacpi::kbd_backlight

Plik pci-0000:00:02.0:backlight:intel_backlight jest odpowiedzialny za odtworzenie podświetlenia monitora, zaś plik platform-thinkpad_acpi:leds:tpacpi::kbd_backlight jest od odtworzenia stanu podświetlenia klawiatury. Podglądając wartości w tych plikach możemy ustalić, czy i z jaką intensywnością będzie zapalone podświetlenie konkretnego komponentu naszego komputera podczas startu maszyny.

Ten powyższy katalog powinien być pierwszym miejscem, w które zaglądamy w przypadku problemów z backlight'em. Jeśli ten katalog jest pusty, prawdopodobnie usługi mające na celu zapisanie i odtworzenie stanu podświetlenia nie działają albo działają błędnie i powinniśmy tym tropem podążyć.

Usługi do zapisu/odtworzenia stanu backlight'u są generowane automatycznie -- chodzi o tę część po znaku @ . W przypadku mojego laptopa są dwie usługi, a ich pliki mają nazwy systemd-backlight@backlight:intel_backlight.service oraz systemd-backlight@leds:tpacpi::kbd_backlight.service . Te wartości po znaku @ są brane katalogu /sys/class/backlight/ oraz /sys/class/leds/ (pozycje zawierające backlight ) . Tak czy inaczej upewnijmy się, że stosowne usługi zostały uruchomione i nie zgłosiły żadnych błędów:

# systemctl status systemd-backlight@leds:tpacpi::kbd_backlight.service --no-pager -l
● systemd-backlight@leds:tpacpi::kbd_backlight.service - Load/Save Screen Backlight Brightness of leds:tpacpi::kbd_backlight
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/systemd-backlight@.service; static)
     Active: active (exited) since Fri 2021-09-03 22:19:00 CEST; 1h 48min ago
       Docs: man:systemd-backlight@.service(8)
    Process: 1449 ExecStart=/lib/systemd/systemd-backlight load leds:tpacpi::kbd_backlight (code=exited, status=0/SUCCESS)
   Main PID: 1449 (code=exited, status=0/SUCCESS)

Sep 03 22:19:00 morfikownia systemd[1]: Starting systemd-backlight@leds:tpacpi::kbd_backlight.service...
Sep 03 22:19:00 morfikownia systemd[1]: Finished systemd-backlight@leds:tpacpi::kbd_backlight.service.

# systemctl status systemd-backlight@backlight:intel_backlight.service --no-pager -l
● systemd-backlight@backlight:intel_backlight.service - Load/Save Screen Backlight Brightness of backlight:intel_backlight
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/systemd-backlight@.service; static)
     Active: active (exited) since Fri 2021-09-03 22:19:00 CEST; 1h 48min ago
       Docs: man:systemd-backlight@.service(8)
    Process: 1448 ExecStart=/lib/systemd/systemd-backlight load backlight:intel_backlight (code=exited, status=0/SUCCESS)
   Main PID: 1448 (code=exited, status=0/SUCCESS)

Sep 03 22:19:00 morfikownia systemd[1]: Starting systemd-backlight@backlight:intel_backlight.service...
Sep 03 22:19:00 morfikownia systemd[1]: Finished systemd-backlight@backlight:intel_backlight.service.

Jeśli te usługi działają prawidłowo, to zapisywanie i odtwarzanie wartości podświetlenia klawiatury czy monitora powinno również działać bez problemu.

Backlight i UDEV

Początkowo by osiągnąć zadowalające mnie rozwiązanie, kombinowałem coś z własną usługą dla systemd. W zasadzie wszystkie informacje do skonstruowania takiej usługi posiadamy, tj. namierzyliśmy pliki sterujące backlight'em klawiatury i określiliśmy jakie wartości one przyjmują oraz co się stanie po zapisaniu konkretnej wartości. Niemniej jednak, usługa systemd się do sterowania backlight'em kompletnie nie nadaje. Wystarczy sobie zadać pytanie, co jeśli ktoś nie używa systemd? Albo też, co jeśli ktoś ma zaszyfrowany system? W obu tych przypadkach backlight klawiatury na wczesnym etapie startu systemu się nie zapali. Dlatego trzeba było znaleźć lepsze rozwiązanie i tak wróciłem do pierwszego pomysłu jaki przyszedł mi do głowy, czyli do reguł UDEV'a. Z początku nie miałem za bardzo pojęcia jak napisać regułę dla backlight'a klawiatury ale ostatecznie się udało.

Generalnie to trzeba wyjść ze ścieżki do samego podświetlenia klawiatury albo monitora (w zależności od tego z czym mamy problem), przykładowo:

# udevadm info -a -p /sys/class/leds/tpacpi::kbd_backlight
# udevadm info -a -p /sys/class/backlight/intel_backlight

W ten sposób uzyskamy potrzebne informacje do skonstruowania reguły:

# udevadm info -a -p /sys/class/leds/tpacpi::kbd_backlight
  ...
  looking at device '/devices/platform/thinkpad_acpi/leds/tpacpi::kbd_backlight':
    KERNEL=="tpacpi::kbd_backlight"
    SUBSYSTEM=="leds"
    ...
    ATTR{brightness}=="0"
    ...
  looking at parent device '/devices/platform/thinkpad_acpi':
    ...
    DRIVERS=="thinkpad_acpi"
    ...

Stworzenie reguły przy posiadaniu tych powyższych informacji jest już banalnie proste. Tworzymy sobie plik /etc/udev/rules.d/99-kbd_backlight.rules i wrzucamy do niego poniższą linijkę:

SUBSYSTEM=="leds", ACTION=="add", KERNEL=="tpacpi::kbd_backlight", DRIVERS=="thinkpad_acpi", \
  ATTR{brightness}="1"

Ta regułka mówi tyle, że gdy zostanie wykryte podświetlenie w klawiaturze naszego laptopa, to ma zostać mu ustawiona wartość atrybutu brightness na 1 , czyli w przypadku mojej klawiatury będzie to lekkie podświetlenie.

UDEV ma tę przewagę nad systemd, że działa również w fazie initramfs. Zatem jeśli przebudujemy sobie teraz obraz initrd, to tak napisane reguły zostaną w nim uwzględnione i przy starcie systemu (zaraz po wypakowaniu obrazu initrd), UDEV wykryje klawiaturę i zapali jej podświetlenie. By wygenerować nowy obraz initrd, w terminalu wpisujemy poniższe polecenie:

# update-initramfs -u -k all

W dokładnie taki sam sposób możemy ustawić intensywność podświetlenia dla monitora, przykładowo:

SUBSYSTEM=="backlight", ACTION=="add", KERNEL=="intel_backlight", DRIVERS=="i915", \
  ATTR{brightness}="665"

Zapalenie klawiatury jedynie na potrzeby wpisania hasła LUKS

Jako, że w tym artykule chodzi o włączenie podświetlenia klawiatury jedynie we wczesnej fazie initramfs/initrd, by bardziej komfortowo móc wpisać hasło do kontenera LUKS, to trzeba też było się zastanowić w jaki sposób na późniejszym etapie fazy rozruchu systemu ten backlight klawiatury wyłączyć. Na szczęście nie trzeba było tutaj długo kombinować, bo przecie systemowa usługa od odtworzenia zapisanego stanu podświetlenia klawiatury działa i ma się dobrze.

Zatem jak wygląda obecnie zachowanie się klawiatury? Włączamy komputer, ten się uruchamia początkowo z wyłączonym podświetleniem klawiatury. Po wyborze systemu operacyjnego (kernela) ładowany jest do pamięci obraz initramfs/initrd i z niego czytane są reguły UDEV'a przy wykrywaniu sprzętu, co powoduje zapalenie się klawiatury. Po chwili na ekranie pojawia się prompt, by wpisać hasło do kontenera LUKS. Po wpisaniu hasła następuje dalsza część rozruchu systemu, gdzie uruchamiana jest usługa od odtworzenia stanu backlight'u klawiatury, a że przy zamykaniu systemu podświetlenie klawiatury było wyłączone, to podczas startu ten stan zgaszonego podświetlenia klawiatury zostanie odtworzony, co efektywnie gasi backlight. Dalej system się uruchamia już przy zgaszonej klawiaturze. I o takie zachowanie dokładnie nam chodziło.