Linux 裝置檔案/dev/*詳解、查詢
阿新 • • 發佈：2019-02-07
裝置管理是 Linux 中比較基礎的知識，與核心的關係也比較密切。隨著 Udev 的廣泛使用，Linux 發行版的智慧程度越來越高，許多 Linux 新使用者對 /dev 目錄下的東西變得不再熟悉，有時候遇見問題就會抓狂。
Linux 中的裝置按照存取方式的不同，可以分為兩種：
- 字元裝置:無緩衝且只能順序存取
- 塊裝置:有緩衝且可以隨機(亂序)存取，而按照是否對應物理實體，也可以分為兩種：
- 物理裝置，對實際存在的物理硬體的抽象。
- 虛擬裝置，不依賴於特定的物理硬體，僅是核心自身提供的某種功能。
無論是哪種裝置，在 /dev 目錄下都有一個對應的檔案(節點)，並且每個裝置檔案都必須有主/次裝置號，主裝置號相同的裝置是同類裝置，使用同一個驅動程式(雖然目前的核心允許多個驅動共享一個主裝置號，但絕大多數裝置依然遵循一個驅動對應一個主裝置號的原則)。可以通過 cat /proc/devices 命令檢視當前已經載入的裝置驅動程式的主裝置號。
注意：在 /dev 目錄下除了各種裝置節點之外還通常還會存在：FIFO管道、Socket、軟/硬連線、目錄。這些東西並不是裝置檔案，因此也就沒有主/次裝置號。
裝置檔案
瞭解這些裝置的最基本要求就是對每個裝置檔案的含義瞭如指掌，下面列出了 Linux-3.13.2 核心中常見的已註冊裝置及其含義(省略了生僻與罕見的裝置)。
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主裝置號 裝置型別
次裝置號=檔名 簡要說明
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0 未命名裝置(例如NFS之類非裝置的掛載)
0 = 為空裝置號保留
參見主裝置號為144,145,146的塊裝置，以瞭解"擴充套件區域"(expansion area)
1 char 記憶體裝置
1 = /dev/mem 實體記憶體的全映象。可以用來直接存取實體記憶體。
2 = /dev/kmem 核心看到的虛擬記憶體的全映象。可以用來訪問核心中的內容(檢視核心變數或用作rootkit之類)。
3 = /dev/null 空裝置。任何寫入都將被直接丟棄(但返回"成功")；任何讀取都將得到EOF(檔案結束標誌)。
4 = /dev/port 存取I/O埠
5 = /dev/zero 零流源。任何寫入都將被直接丟棄(但返回"成功")；任何讀取都將得到無限多的二進位制零流。
7 = /dev/full 滿裝置。任何寫入都將失敗，並把errno設為ENOSPC(沒有剩餘空間)；任何讀取都將得到無限多的二進位制零流。
這個裝置通常被用來測試程式在遇到磁碟無剩餘空間錯誤時的行為。
8 = /dev/random 真隨機數發生器。以背景噪聲資料或硬體隨機數發生器作為熵池，讀取時會返回小於熵池噪聲總數的隨機位元組。
若熵池空了，讀操作將會被阻塞，直到收集到了足夠的環境噪聲為止。建議用於需要生成高強度金鑰的場合。
[注意]雖然允許寫入，但企圖通過寫入此檔案來"預存"隨機數是徒勞的，因為寫入的資料對輸出並無影響。
9 = /dev/urandom 偽隨機數發生器。更快，但是不夠安全。僅用於對安全性要求不高的場合。
即使熵池空了，讀操作也不會被阻塞，而是把已經產生的隨機數做為種子來產生新的隨機數。
[注意]雖然允許寫入，但企圖通過寫入此檔案來"預存"隨機數是徒勞的，因為寫入的資料對輸出並無影響。
10 = /dev/aio 非同步I/O通知介面
11 = /dev/kmsg 任何對該檔案的寫入都將作為printk的輸出；而讀取則得到printk的輸出緩衝區內容。
1 block RAM disk [已過時，請用TMPFS]
0 = /dev/ram0 第1個 RAM disk
1 = /dev/ram1 第2個 RAM disk
...
[說明]將/dev/ram0用作
/dev 目錄中的其他內容
這部分詳細說明一些應該或可能存在於 /dev 目錄中的其他檔案。連結最好使用與這裡完全相同的格式(絕對路徑或相對路徑)。究竟是使用硬連結(hard)還是軟連線(symbolic)取決於不同的裝置，但最好與這裡給出示範保持一致。
必須的連結
必須在所有的系統上都存在這些連線：
連結 目標 連結型別 簡要說明 ------------------------------------------------------------------------ /dev/fd /proc/self/fd symbolic 檔案描述符 /dev/stdin fd/0 symbolic stdin(標準輸入)檔案描述府 /dev/stdout fd/1 symbolic stdout(標準輸出)檔案描述府 /dev/stderr fd/2 symbolic stderr(標準錯誤)檔案描述府 /dev/nfsd socksys symbolic 僅為 iBCS-2 所必須 /dev/X0R null symbolic 僅為 iBCS-2 所必須
推薦的連結
推薦在所有的系統上都存在這些連線：
連結 目標 連結型別 簡要說明 ------------------------------------------------------------------------ /dev/core /proc/kcore symbolic 為了向後相容 /dev/ramdisk ram0 symbolic 為了向後相容 /dev/ftape qft0 symbolic 為了向後相容 /dev/bttv0 video0 symbolic 為了向後相容 /dev/radio radio0 symbolic 為了向後相容 /dev/i2o* /dev/i2o/* symbolic 為了向後相容 /dev/scd? sr? hard 代替 SCSI CD-ROM 的名字
本地定義的連結
下面的連結很可能需要根據機器的實際硬體配置建立其中的一部分甚至全部。這些連結僅僅是為了迎合習慣用法，它們既非必須也非推薦。
連結 目標 連結型別 簡要說明 ------------------------------------------------------------------------ /dev/mouse 滑鼠裝置 symbolic 當前滑鼠裝置 /dev/tape 磁帶裝置 symbolic 當前磁帶裝置 /dev/cdrom 光碟裝置 symbolic 當前光碟裝置 /dev/cdwriter 燒錄機裝置 symbolic 當前燒錄機裝置 /dev/scanner 掃描器裝置 symbolic 當前掃描器裝置 /dev/modem 調變解調器(貓) symbolic 當前撥號裝置 /dev/root 根檔案系統裝置 symbolic 當前根檔案系統裝置 /dev/swap swap裝置 symbolic 當前swap裝置
/dev/modem 不應當用於能夠同時支援接入(dialin)和撥出(dialout)的貓，因為往往會導致鎖檔案問題。如果存在 /dev/modem ，那麼它應當指向一個恰當的主 TTY 裝置。
對於SCSI裝置，/dev/tape 應該指向 /dev/st* ，而 /dev/cdrom 應該指向 /dev/sr* ；而 /dev/cdwriter 和 /dev/scanner 應當分別指向對應的 /dev/sg* 。
/dev/mouse 可以指向一個主序列 TTY 裝置、一個硬體滑鼠、或者一個對應滑鼠驅動程式的套接字(例如 /dev/gpmdata )。
套接字和管道
持久套接字和命名管道可以存在於 /dev 中。常見的有：
/dev/printer socket lpd 本地套接字 /dev/log socket syslog 本地套接字 /dev/gpmdata socket gpm 滑鼠多路複用器(multiplexer) /dev/initctl fifo pipe init 監聽它並從中獲取資訊(使用者與 init 程序互動的通道)
掛載點
以下目錄被保留用於掛載特殊的檔案系統。這些特殊的檔案系統只提供核心介面而不提供標準的裝置節點。
/dev/pts devpts PTY slave 檔案系統 /dev/shm tmpfs 提供對 POSIX 共享記憶體的直接訪問
終端裝置
終端(或TTY)裝置是一種特殊的字元裝置。終端裝置是可以在會話中用作控制終端的任何裝置，包括：虛擬控制檯、序列介面、偽終端(PTY)。
所有終端裝置共享一個通用的功能集合(線路規則)，這包含常規的終端線路規程以及SLIP和PPP模式。所有的終端裝置的命名都很相似。這部分內容將解釋命名規則和各種型別的TTY(終端)的使用。需要注意的是這些命名習慣包含了幾個歷史遺留包袱。其中的一些是Linux所特有的，另一些則是繼承自其他系統，還有一些反映了Linux在成長過程中拋棄了原來借用自其它系統的一些習慣。井號(#)在裝置名裡表示一個無前導零的十進位制數。
虛擬控制檯和控制檯裝置
虛擬控制檯是在系統視訊監視器上顯示的全屏終端。虛擬控制檯被命名為 /dev/tty# (編號從 /dev/tty1 開始)。/dev/tty0 是當前虛擬控制檯。/dev/tty0 用於在不能使用幀緩衝裝置(/dev/fb*)的機器上存取系統顯示卡，但 /dev/console 並不用於此目的。控制檯裝置(/dev/console)由核心直接管理，用於接收和顯示系統訊息，以及單使用者模式登陸。
序列介面
這裡所說的"序列介面"是指 RS-232 串列埠和任何模擬這種介面的裝置，無論是硬體(如調變解調器)還是軟體(如ISDN驅動)。Linux中的每一個串列埠都有兩個裝置名：主裝置或呼入(callin)裝置、輔裝置或撥出(callout)裝置。兩者之間使用字母的大小寫進行區分。比如，對於任意字母"X"，裝置名分別為 /dev/ttyX# 與 /dev/cux# 。由於歷史原因，/dev/ttyS# 和 /dev/ttyC# 分別等價於 /dev/cua# 和 /dev/cub# 。名稱 /dev/ttyQ# 和 /dev/cuq# 被保留為僅供本地使用。
串列埠的仲裁是通過鎖檔案(/var/lock/LCK..ttyX#)來提供的。鎖檔案的內容應該是以ASCII碼錶示的鎖定程序的PID。常見的做法是安裝一個諸如 /dev/modem 這樣的連結來指向串列埠。為了確保能夠正確的預先鎖定這些連結，軟體應該追蹤符號連結並鎖定所有可能的名字。此外，還建議為相應的輔裝置安裝對應的鎖檔案。為了避免死鎖，建議按以下順序獲取鎖，並按相反的順序釋放鎖：
- 符號連結名，如果有(/var/lock/LCK..modem)
- "tty"名(/var/lock/LCK..ttyS2)
- 輔裝置名(/var/lock/LCK..cua2)
在符號連結出現巢狀的情況下，鎖檔案應按照符號連結的解析順序來安裝。
在任何情況下，應用程式都應該等待另一個程式釋放鎖之後，再持有這個鎖。此外，試圖為輔裝置建立鎖檔案的應用程式應考慮被用於非串列埠的TTY埠的可能性(此時不存在輔裝置)。
偽終端(PTY)
偽終端既可以用於建立登陸會話，也可以為其他需要通過TTY線路規則(包括SLIP或者PPP功能)來生成資料的程序提供幫助。每一個 PTY 都有一個master端和一個slave端。按照 System V/Unix98 的 PTY 命名方案，所有master端共享同一個 /dev/ptmx 裝置節點(開啟它核心將自動給出一個未分配的PTY)，所有slave端都位於 /dev/pts/ 目錄下，名為 /dev/pts/# (核心會根據需要自動生成和刪除它們)。
一旦master端被開啟，相應的slave裝置就可以按照與 TTY 裝置完全相同的方式使用。master裝置與slave裝置之間通過核心進行連線，等價於擁有 TTY 功能的雙向管道(pipe)。