在linux中，設(shè)備文件是設(shè)備驅(qū)動程序的接口，允許應(yīng)用程序通過標準輸入輸出系統(tǒng)調(diào)用使用其設(shè)備驅(qū)動程序與設(shè)備進行交互。linux系統(tǒng)中有兩種常用的設(shè)備文件：字符特殊文件和塊特殊文件，它們間的區(qū)別在于操作系統(tǒng)和硬件讀取和寫入的數(shù)據(jù)量。

本教程操作環(huán)境：linux5.9.8系統(tǒng)、Dell G3電腦。

Linux設(shè)備文件（Device file）

設(shè)備文件概述

在類Unix操作系統(tǒng)中，設(shè)備文件或特殊文件是設(shè)備驅(qū)動程序的接口，出現(xiàn)在文件系統(tǒng)中就好像它是普通文件一樣。在MS-DOS，OS / 2和Microsoft Windows中也有特殊文件。 這些特殊文件允許應(yīng)用程序通過標準輸入/輸出系統(tǒng)調(diào)用使用其設(shè)備驅(qū)動程序與設(shè)備進行交互。使用標準系統(tǒng)調(diào)用簡化了許多編程任務(wù)，并且無論設(shè)備的特性和功能如何，都可以實現(xiàn)一致的用戶空間I / O機制。

設(shè)備文件通常提供與標準設(shè)備（如打印機和串行端口）的簡單接口，但也可用于訪問這些設(shè)備（如磁盤分區(qū)）上的特定獨特資源。此外，設(shè)備文件對于訪問與任何實際設(shè)備（如數(shù)據(jù)接收器和隨機數(shù)生成器）無關(guān)的系統(tǒng)資源非常有用。

圖1 應(yīng)用程序、塊文件、驅(qū)動、硬件之間的關(guān)系

類Unix操作系統(tǒng)中有兩種常用的設(shè)備文件，稱為字符特殊文件和塊特殊文件。它們之間的區(qū)別在于操作系統(tǒng)和硬件讀取和寫入的數(shù)據(jù)量。 與命名管道不同，它們可以稱為設(shè)備專用文件，但命名管道并不連接到設(shè)備，但也不是普通文件。

在一些類Unix系統(tǒng)中，大多數(shù)設(shè)備文件作為傳統(tǒng)上安裝在/ dev的虛擬文件系統(tǒng)的一部分進行管理，可能與控制守護進程相關(guān)聯(lián)，該守護進程在運行時監(jiān)視硬件添加和刪除，對設(shè)備文件系統(tǒng)進行相應(yīng)更改，如果對設(shè)備文件系統(tǒng)進行更改的操作不是內(nèi)核自動完成的，則控制守護進程可能調(diào)用系統(tǒng)或用戶空間中的腳本來處理特殊設(shè)備需求。

FreeBSD和DragonFly BSD實現(xiàn)已經(jīng)命名了虛擬設(shè)備文件系統(tǒng)devfs和關(guān)聯(lián)的守護進程devd。 Linux主要使用稱為udev的用戶空間實現(xiàn)，但有許多變體。 Darwin以及基于它的macOS等操作系統(tǒng)都有純粹的基于內(nèi)核的設(shè)備文件系統(tǒng)。

在支持chroot進程隔離的Unix系統(tǒng)中，比如Solaris Containers，通常每個chroot環(huán)境都需要它自己的/ dev; 這些安裝點將在全局文件系統(tǒng)樹中各個節(jié)點上的主機操作系統(tǒng)上可見。通過限制將設(shè)備節(jié)點填充到/ dev的chroot實例中，硬件隔離可以由chroot環(huán)境強制實施（程序不能插入硬件，它既不能看到也不能訪問名稱 – 這是比Unix文件系統(tǒng)權(quán)限更強的訪問控制形式）。

設(shè)備節(jié)點對應(yīng)于操作系統(tǒng)內(nèi)核已經(jīng)分配的資源。 Unix通過一個主號碼和一個次號碼來標識這些資源， 都作為節(jié)點結(jié)構(gòu)的一部分存儲。 這些編號的分配在不同的操作系統(tǒng)和不同的計算機平臺上獨特地發(fā)生。通常，主號碼標識設(shè)備驅(qū)動程序，次號碼標識驅(qū)動程序控制的特定設(shè)備（可能超出許多設(shè)備）： 在這種情況下，系統(tǒng)可能會將次號碼傳遞給驅(qū)動程序。 但是，在動態(tài)分配數(shù)字的情況下，情況可能并非如此（例如，在FreeBSD 5及更高版本上）。

與其他特殊文件類型一樣，計算機系統(tǒng)使用標準系統(tǒng)調(diào)用訪問設(shè)備節(jié)點，并將它們視為普通計算機文件。存在兩種標準類型的設(shè)備文件; 不幸的是，由于歷史原因，他們的名字相當反直覺，因此解釋兩者之間的差異通常是不正確的。

塊文件分類

字符設(shè)備（Character devices）

字符特殊文件或字符設(shè)備提供無緩沖，直接訪問硬件設(shè)備。 它們不一定允許程序一次讀取或?qū)懭雴蝹€字符; 這取決于所討論的設(shè)備。 例如，硬盤的字符設(shè)備通常會要求所有讀寫操作都對齊到塊邊界，并且絕對不允許讀取單個字節(jié)。

字符設(shè)備有時被稱為原始設(shè)備，以避免圍繞一個基于塊的硬件的字符設(shè)備通常需要程序讀取和寫入對齊的塊的事實混淆。

塊設(shè)備（Block devices）

塊特殊文件或塊設(shè)備提供對硬件設(shè)備的緩沖存取，并提供一些抽象的細節(jié)。 與字符設(shè)備不同，塊設(shè)備將始終允許程序員讀取或?qū)懭肴魏未笮〉膲K（包括單個字符/字節(jié)）和任何對齊。缺點是由于塊設(shè)備被緩沖，編程人員不知道在寫入數(shù)據(jù)從內(nèi)核的緩沖區(qū)傳遞到實際設(shè)備之前需要多長時間，或者實際上兩個單獨的寫入將以什么順序到達物理設(shè)備？ 此外，如果相同的硬件暴露字符和塊設(shè)備，則由于客戶端使用字符設(shè)備不知道塊設(shè)備的緩沖區(qū)中所做的更改而導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞的風(fēng)險。

偽設(shè)備（Pseudo-devices）

類Unix系統(tǒng)上的設(shè)備節(jié)點不一定要與物理設(shè)備相對應(yīng)。缺乏這種對應(yīng)關(guān)系的節(jié)點形成了一組偽裝置。 它們提供操作系統(tǒng)處理的各種功能。 一些最常用的（基于字符的）偽裝置包括：

/ dev / null - 接受并放棄所有輸入; 不產(chǎn)生輸出（總是在讀取時返回文件結(jié)束指示） / dev / zero - 接受并放棄所有輸入; 產(chǎn)生連續(xù)的NUL（零值）字節(jié)流 / dev / full - 讀取時會產(chǎn)生連續(xù)的NUL（零值）字節(jié)流，并在寫入時返回“磁盤已滿”消息 / dev / random和/ dev / urandom - 它們產(chǎn)生一個可變長度的偽隨機數(shù)字流。

節(jié)點創(chuàng)建

節(jié)點由mknod系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建。用于創(chuàng)建節(jié)點的命令行程序也稱為mknod。 通常的文件系統(tǒng)調(diào)用（重命名，取消鏈接）和命令（mv，rm）可以移動或刪除節(jié)點。 當復(fù)制設(shè)備節(jié)點時傳遞選項-R或-a時，cp -l命令會創(chuàng)建一個與原始屬性相同的新設(shè)備節(jié)點。

某些Unix版本包含一個名為makedev或MAKEDEV的腳本，用于在目錄/ dev中創(chuàng)建所有必需的設(shè)備。 只有在其設(shè)備被靜態(tài)分配主要編號的系統(tǒng)上（例如，通過在其內(nèi)核模塊中對其進行硬編碼）才有意義。

塊文件命名規(guī)則

以下前綴用于/ dev層次結(jié)構(gòu)中某些設(shè)備的名稱，以標識設(shè)備的類型：

lp：行式打印機（比較lp） pt：偽終端（虛擬終端） tty：終端 一些額外的前綴已經(jīng)在一些操作系統(tǒng)中普遍使用：   fb：幀緩沖區(qū) fd :(平臺）軟盤，盡管這個縮寫也常用來指文件描述符 高清：（“經(jīng)典”）IDE驅(qū)動程序（以前用于ATA硬盤驅(qū)動器，ATAPI光盤驅(qū)動器等） hda：第一個ATA通道上的主設(shè)備（通常由主編號3和次編號0標識） hdb：第一個ATA通道上的從屬設(shè)備 hdc：第二個ATA通道上的主設(shè)備 hdc1：此磁盤上的第一個主分區(qū)（示例） hdc5：擴展分區(qū)中的第一個邏輯驅(qū)動器（示例） hdd：第二個ATA通道上的從屬設(shè)備 parport，pp：并行端口 SCSI驅(qū)動程序，也被libATA（現(xiàn)代PATA / SATA驅(qū)動程序），USB，IEEE 1394等使用。 sd：大容量存儲驅(qū)動程序 sda：首次注冊的設(shè)備 sda4：此磁盤上的最后一個分區(qū)（示例） sda6：擴展分區(qū)中的第二個邏輯驅(qū)動器（示例） sdb，sdc等：第二，第三等注冊設(shè)備 ses：機箱驅(qū)動程序 sg：通用SCSI層 sr：“ROM”驅(qū)動程序（面向數(shù)據(jù)的光盤驅(qū)動器; scd只是一個輔助別名） st：磁帶驅(qū)動器 tty：終端 ttyS :(平臺)串口驅(qū)動程序 ttyUSB：USB串口轉(zhuǎn)換器，調(diào)制解調(diào)器等

在Linux中使用的前綴規(guī)范列表可以在Linux設(shè)備列表中找到，Linux設(shè)備列表是Linux操作系統(tǒng)的分配設(shè)備編號和/ dev目錄節(jié)點的正式注冊表。

對于大多數(shù)設(shè)備而言，此前綴后面跟著唯一標識特定設(shè)備的編號。 對于硬盤驅(qū)動器，使用字母來標識設(shè)備，然后使用數(shù)字來標識分區(qū)。因此，文件系統(tǒng)可以通過/dev/sda3找到磁盤上的區(qū)域；把/dev/pts/14與聯(lián)網(wǎng)的終端會話聯(lián)系起來。

操作設(shè)備文件的相關(guān)命令

mknod

大家如果對嵌入式感興趣，大家可以自行查看該命令的使用方法。