概念:在Linux系统中,所有设备都被映射成 【设备文件】 来处理,设备文件,应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。
一、设备类型
整理自:(相当不错,建议有时间看下原文)
一般情况下,以 Linux 的设备可区分为 3 种基本设备类型:字符设备、块设备, 网络设备
一个字符设备或块设备都在/dev目录下对应一个设备文件。
linux用户程序通过设备文件(或称设备节点)来使用驱动程序操作字符设备和块设备。
- 字符设备
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是指只能一个字节一个字节读写的设备,不能随机读取设备内存中的某一数据,读取数据需要按照先后数据。
字符设备是面向流的设备,常见的字符设备有鼠标、键盘、串口、控制台和LED设备等。
本控制台( /dev/console )和串口( /dev/ttyS0)是字符设备的例子, 因为它们很好地展现了流的抽象.
字符设备通过文件系统结点来存取, 例如 /dev/tty1 和 /dev/lp0.
在一个字符设备和一个普通文件之间唯一有关的不同就是, 你经常可以在普通文件中移来移去, 但是大部分字符设备仅仅是数据通道, 你只能顺序存取.然而, 存在看起来象数据区的字符设备, 你可以在里面移来移去. 例如, frame grabber 经常这样, 应用程序可以使用 mmap 或者 lseek 存取整个要求的图像.
字符设备文件(类型为C):
备注:
细心的人,可能会发现设备文件是无文件大小的,取而代之的是两个号码:主设备号+此设备号(见下文)
- 块设备
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是指可以从设备的任意位置读取一定长度数据的设备。块设备包括硬盘、磁盘、U盘和SD卡等
如同字符设备, 块设备通过位于 /dev 目录的文件系统结点来存取.
一个块设备(例如一个磁盘)应该是可以驻有一个文件系统的.
在大部分的 Unix 系统, 一个块设备只能处理这样的 I/O 操作, 传送一个或多个长度经常是 512 字节( 或一个更大的 2 的幂的数 )的整块.
Linux, 相反, 允许应用程序读写一个块设备象一个字符设备一样 -- 它允许一次传送任意数目的字节. 结果就是, 块和字符设备的区别仅仅在内核以及在内部管理数据的方式上, 并且因此在内核/驱动的软件接口上不同. 如同一个字符设备, 每个块设备都通过一个文件系统结点被存取的, 它们之间的区别对用户是透明的. 块驱动和字符驱动相比, 与内核的接口完全不同.
块设备文件(类型为B):
- 网络接口
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任何网络事务都通过一个接口来进行, 就是说, 一个能够与其他主机交换数据的设备.
通常, 一个接口是一个硬件设备, 但是它也可能是一个纯粹的软件设备, 比如环回接口.
一个网络接口负责发送和接收数据报文, 在内核网络子系统的驱动下, 不必知道单个事务是如何映射到实际的被发送的报文上的.
很多网络连接( 特别那些使用 TCP 的)是面向流的, 但是网络设备却常常设计成处理报文的发送和接收.
一个网络驱动对单个连接一无所知; 它只处理报文.
既然不是一个面向流的设备, 一个网络接口就不象 /dev/tty1 那么容易映射到文件系统的一个结点上.
Unix 提供的对接口的存取的方式仍然是通过分配一个名子给它们( 例如 eth0 ), 但是这个名子在文件系统中没有对应的入口.
内核与网络设备驱动间的通讯与字符和块设备驱动所用的完全不同. 不用 于read 和 write, 而是由内核调用和报文传递相关的函数.
备注:linux文件类型还包括: 普通文件(-), 套接字文件(S), 链接文件(L),可见:《linux文件类型全解析》, 剩下还有其他:目录(D), 资料传输档案(FIFO, PIPE),
二、主设备号 与 次设备号
查看 主设备号 与 次设备号: ls -al /dev
查看当前已加载的设备驱动程序的主设备号: cat /proc/devices
第一列为主设备号,第二列为设备名
每个字符设备和块设备都必须有主次设备号,主设备号相同的设备是同类设备(使用同一驱动程序)
区别是否同类设备,可以更好的对设备进行管理和优化,主要体现在:
系统可能包含几个同样类型的设备,由同一个设备驱动程序管理(不需要重复加载驱动到内核)
可以将同类设备合并起来,便于插入到内核的数据结构中进行管理
三、其他
参照:《Linux内核--设备文件命名(官方文档)》, 《对于Linux内核tty设备的一点理解》
以下是在 Mac 系统中的一些小实验:
tty
1. 打开两个终端,都切换到 root
step1: 终端1:
#通过 tty 获取 当前终端 的对应的文件地址:
root# tty
/dev/ttys001
#持续监控 ttys001 文件内容
root# tail -f /dev/ttys001
step2: 终端2:
root# echo 'hello /dev/ttys0001' > /dev/ttys001
step3: 终端1 输出了一下内容:
hello /dev/ttys0001
2. ssh 到一台linux系统,都切换到 root
step1: 终端1:
#通过 tty 获取 当前终端 的对应的文件地址:
root# tty
/dev/pts/0
#持续监控 ttys001 文件内容
root# tail -f /dev/pts/0
step2: 终端2:
echo 'hello /dev/pts/0' > /dev/pts/0
step3: 终端1 输出了一下内容:
hello /dev/pts/0