Linux设备文件简介

作者:金步国


版权声明

本文作者是一位自由软件爱好者,所以本文虽然不是软件,但是本着 GPL 的精神发布。任何人都可以自由使用、转载、复制和再分发,但必须保留作者署名,亦不得对声明中的任何条款作任何形式的修改,也不得附加任何其它条件。您可以自由链接、下载、传播此文档,但前提是必须保证全文完整转载,包括完整的版权信息和作译者声明。

其他作品

本文作者十分愿意与他人共享劳动成果,如果你对我的其他翻译作品或者技术文章有兴趣,可以在如下位置查看现有作品的列表:

BUG报告,切磋与探讨

由于作者水平有限,因此不能保证作品内容准确无误,请在阅读中自行鉴别。如果你发现了作品中的错误,请您来信指出,哪怕是错别字也好,任何提高作品质量的建议我都将虚心接纳。如果你愿意就作品中的相关内容与我进行进一步切磋与探讨,也欢迎你与我联系。联系方式:MSN: [email protected]


概述

设备管理是linux中比较基础的东西,但是由于Linux智能程度的越来越高,Udev的使用越来越广泛,使得越来越多的Linux新用户对 /dev 目录下的东西变得不再熟悉。有时候遇见问题就会变得抓狂。

Linux 中的设备有2种类型:字符设备(无缓冲且只能顺序存取)、块设备(有缓冲且可以随机存取)。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(使用同一个驱动程序)。这些设备中,有些设备是对实际存在的物理硬件的抽象,而有些设备则是内核自身提供的功能(不依赖于特定的物理硬件,又称为"虚拟设备")。每个设备在 /dev 目录下都有一个对应的文件(节点)。可以通过 cat /proc/devices 命令查看当前已经加载的设备驱动程序的主设备号。内核能够识别的所有设备都记录在原码树下的 Documentation/devices.txt 文件中。在 /dev 目录下除了字符设备和块设备节点之外还通常还会存在:FIFO管道、Socket、软/硬连接、目录。这些东西没有主/次设备号。

设备文件

Linux内核所能识别的所有设备都记录在
http://www.lanana.org/docs/device-list/
而内核原码树中的 Documentation/devices.txt 可能不是最新版本。

了解这些设备的最基本要求就是对每个设备文件的含义了如指掌,下面列出常见的设备文件以及相应的含义(比较偏僻的就省略了)。

----------------------------------------------------------------------
主设备号        设备类型
                次设备号=文件名          简要说明
----------------------------------------------------------------------

  0		未命名设备(例如:挂载的非设备)
		  0 = 为空设备号保留


  1 char	内存设备
		  1 = /dev/mem		直接存取物理内存
		  2 = /dev/kmem		存取经过内核虚拟之后的内存
		  3 = /dev/null		空设备。任何写入都将被直接丢弃,任何读取都将得到EOF。
		  4 = /dev/port		存取 I/O 端口
		  5 = /dev/zero		零字节源,只能读取到无限多的零字节。
		  7 = /dev/full		满设备。任何写入都将失败,并把errno设为ENOSPC以表示没有剩余空间。
		  8 = /dev/random	随机数发生器。完全由用户的输入来产生随机数。
					如果用户停止所有动作,则停止产生新的随机数。
		  9 = /dev/urandom	更快,但是不够安全的随机数发生器。尽可能由用户的输入来产生随机数,
					如果用户停止所有动作,则把已经产生的随机数做为种子来产生新的随机数。
		 10 = /dev/aio		异步 I/O 通知接口
		 11 = /dev/kmsg		任何对该文件的写入都将作为 printk 的输出


  1 block	RAM disk
		  0 = /dev/ram0		第1个 RAM disk (initrd只能使用ram0)
		  1 = /dev/ram1		第2个 RAM disk
		    ...
		200 = /dev/ram200	第200个 RAM disk


  4 char	TTY(终端)设备
		  0 = /dev/tty0		当前虚拟控制台
		  1 = /dev/tty1		第1个虚拟控制台
		    ...
		 63 = /dev/tty63	第63个虚拟控制台


  4 block	如果根文件系统以是以只读方式挂载的,那么就不可能创建真正的设备节点,
		此时就使用该设备作为动态分配的主(major)设备的别名
                  0 = /dev/root


  5 char	其他 TTY 设备
		  0 = /dev/tty		当前 TTY 设备
		  1 = /dev/console	系统控制台(一般是/dev/tty0)
		  2 = /dev/ptmx		所有 PTY master 的复用器


  7 char	虚拟控制台捕捉设备(这些设备既允许读也允许写)
		  0 = /dev/vcs		当前虚拟控制台(vc)的文本内容
		  1 = /dev/vcs1		tty1 的文本内容
		    ...
		 63 = /dev/vcs63	tty63 的文本内容
		128 = /dev/vcsa		当前虚拟控制台(vc)的文本/属性内容
		129 = /dev/vcsa1	tty1 的文本/属性内容
		    ...
		191 = /dev/vcsa63	tty63 的文本/属性内容


  7 block	回环设备(用一个普通的磁盘文件来模拟一个块设备)
		对回环设备的绑定由 mount(8) 或 losetup(8) 处理
		  0 = /dev/loop0	第1个回环设备
		  1 = /dev/loop1	第2个回环设备
		    ...


  8 block	SCSI 磁盘(0-15)
		  0 = /dev/sda		第1个 SCSI 磁盘(整个磁盘)
		 16 = /dev/sdb		第2个 SCSI 磁盘(整个磁盘)
		 32 = /dev/sdc		第3个 SCSI 磁盘(整个磁盘)
		    ...
		240 = /dev/sdp		第16个 SCSI 磁盘(整个磁盘)

		分区表示方法如下(以第3个 SCSI 磁盘为例)
		 33 = /dev/sdc1		第1个分区
		 34 = /dev/sdc2		第2个分区
		    ...
		 47 = /dev/sdc15	第15个分区
		对于Linux/i386来说,分区1-4是主分区,5-15是逻辑分区。


  9 block	Metadisk(RAID)设备
		  0 = /dev/md0		第1组 metadisk
		  1 = /dev/md1		第2组 metadisk
		    ...
		metadisk 驱动用于将同一个文件系统分割到多个物理磁盘上。


 10 char	非串口鼠标,各种杂项设备和特性
		  1 = /dev/psaux	PS/2鼠标
		131 = /dev/temperature	机器内部温度
		134 = /dev/apm_bios	APM(高级电源管理) BIOS
		135 = /dev/rtc		实时时钟(Real Time Clock)
		144 = /dev/nvram	非易失配置 RAM
		162 = /dev/smbus	系统管理总线(System Management Bus)
		164 = /dev/ipmo		Intel的智能平台管理(Intelligent Platform Management)接口
		173 = /dev/ipmikcs	智能平台管理(Intelligent Platform Management)接口
		175 = /dev/agpgart	AGP图形地址重映射表(Graphics Address Remapping Table)
		182 = /dev/perfctr	性能监视计数器
		183 = /dev/hwrng	通用硬件随机数发生器
		184 = /dev/cpu/microcode CPU微代码更新接口
		186 = /dev/atomicps	进程状态数据的原子快照
		188 = /dev/smbusbios	SMBus(系统管理总线) BIOS
		200 = /dev/net/tun	TAP/TUN 网络设备(TAP/TUN以软件的方式实现了网络设备)
					TAP模拟了以太网帧(第二层),TUN模拟了IP包(第三层)。
		202 = /dev/emd/ctl	增强型 Metadisk RAID (EMD) 控制器
		220 = /dev/mptctl	Message passing technology (MPT) control
		223 = /dev/input/uinput	用户层输入设备驱动支持
		227 = /dev/mcelog	X86_64 Machine Check Exception driver
		228 = /dev/hpet		HPET driver
		229 = /dev/fuse		Fuse(用户空间的虚拟文件系统)
		231 = /dev/snapshot	系统内存快照
		232 = /dev/kvm		基于内核的虚构机(基于AMD SVM和Intel VT硬件虚拟技术)


 11 block	SCSI CD-ROM 设备
		  0 = /dev/scd0		第1个 SCSI CD-ROM
		  1 = /dev/scd1		第2个 SCSI CD-ROM
		    ...


 13 char	核心输入设备
		 32 = /dev/input/mouse0		第1个鼠标
		 33 = /dev/input/mouse1		第2个鼠标
		    ...
		 62 = /dev/input/mouse30	第31个鼠标
		 63 = /dev/input/mice		所有鼠标的统一
		 64 = /dev/input/event0		第1个事件队列
		 65 = /dev/input/event1		第2个事件队列
		    ...
		 95 = /dev/input/event1		第32个事件队列


 21 char	通用 SCSI 设备(通常是SCSI光驱)
		  0 = /dev/sg0		第1个通用 SCSI 设备
		  1 = /dev/sg1		第2个通用 SCSI 设备
		    ...


 29 char	通用帧缓冲(frame buffer)设备
		  0 = /dev/fb0		第1个帧缓冲设备
		  1 = /dev/fb1		第2个帧缓冲设备
		    ...
		 31 = /dev/fb31		第32个帧缓冲设备


 30 char	iBCS-2 兼容设备
		  0 = /dev/socksys	套接字访问接口
		  1 = /dev/spx		SVR3 本地 X 接口
		 32 = /dev/inet/ip	网络访问接口
		 33 = /dev/inet/icmp
		 34 = /dev/inet/ggp
		 35 = /dev/inet/ipip
		 36 = /dev/inet/tcp
		 37 = /dev/inet/egp
		 38 = /dev/inet/pup
		 39 = /dev/inet/udp
		 40 = /dev/inet/idp
		 41 = /dev/inet/rawip

		此外,iBCS-2 还需要下面的连接必须存在
		/dev/ip -> /dev/inet/ip
		/dev/icmp -> /dev/inet/icmp
		/dev/ggp -> /dev/inet/ggp
		/dev/ipip -> /dev/inet/ipip
		/dev/tcp -> /dev/inet/tcp
		/dev/egp -> /dev/inet/egp
		/dev/pup -> /dev/inet/pup
		/dev/udp -> /dev/inet/udp
		/dev/idp -> /dev/inet/idp
		/dev/rawip -> /dev/inet/rawip
		/dev/inet/arp -> /dev/inet/udp
		/dev/inet/rip -> /dev/inet/udp
		/dev/nfsd -> /dev/socksys
		/dev/X0R -> /dev/null


 36 char	Netlink 支持
		  0 = /dev/route	路由, 设备更新, kernel to user
		  3 = /dev/fwmonitor	Firewall packet 复制


 59 char	sf 防火墙模块
		  0 = /dev/firewall	与 sf 内核模块通信


 65 block	SCSI 磁盘(16-31)
		  0 = /dev/sdq		第17个 SCSI 磁盘(整个磁盘)
		 16 = /dev/sdr		第18个 SCSI 磁盘(整个磁盘)
		 32 = /dev/sds		第19个 SCSI 磁盘(整个磁盘)
		    ...
		240 = /dev/sdaf		第32个 SCSI 磁盘(整个磁盘)


 66 block	SCSI 磁盘(32-47)
		  0 = /dev/sdag		第33个 SCSI 磁盘(整个磁盘)
		 16 = /dev/sdah		第34个 SCSI 磁盘(整个磁盘)
		 32 = /dev/sdai		第35个 SCSI 磁盘(整个磁盘)
		    ...
		240 = /dev/sdav		第48个 SCSI 磁盘(整个磁盘)


 89 char	I2C 总线接口
		  0 = /dev/i2c-0	第1个 I2C 适配器
		  1 = /dev/i2c-1	第2个 I2C 适配器
		    ...



 98 block	用户模式下的虚拟块设备(分区处理方式与 SCSI 磁盘相同)
		  0 = /dev/ubda		第1个用户模式块设备
		 16 = /dev/udbb		第2个用户模式块设备
		    ...


103 block	审计(Audit)设备
		  0 = /dev/audit	审计(Audit)设备


128-135 char	Unix98 PTY master

		这些设备不应当存在设备节点,而应当通过 /dev/ptmx 接口访问。


136-143 char	Unix98 PTY slave
		这些设备节点是自动生成的(伴有适当的权限和模式),不能手动创建。
		方法是通过使用适当的 mount 选项(通常是:mode=0620,gid=<"tty"组的gid>)
		将 devpts 文件系统挂载到 /dev/pts 目录即可。
		  0 = /dev/pts/0	第1个 Unix98 PTY slave
		  1 = /dev/pts/1	第2个 Unix98 PTY slave
		    ...


153 block	Enhanced Metadisk RAID (EMD) 存储单元(分区处理方式与 SCSI 磁盘相同)
		  0 = /dev/emd/0	第1个存储单元
		  1 = /dev/emd/0p1	第1个存储单元的第1个分区
		  2 = /dev/emd/0p2	第1个存储单元的第2个分区
		    ...
		 15 = /dev/emd/0p15	第1个存储单元的第15个分区

		 16 = /dev/emd/1	第2个存储单元
		 32 = /dev/emd/2	第3个存储单元
		    ...
		240 = /dev/emd/15	第16个存储单元


180 char	USB 字符设备
		 96 = /dev/usb/hiddev0	第1个USB人机界面设备(鼠标/键盘/游戏杆/手写版等人操作计算机的设备)
		    ...
		111 = /dev/usb/hiddev15	第16个USB人机界面设备


180 block	USB 块设备(U盘之类)
		  0 = /dev/uba		第1个USB 块设备
		  8 = /dev/ubb		第2个USB 块设备
		 16 = /dev/ubc		第3个USB 块设备
 		    ...


192 char	内核 profiling 接口
		  0 = /dev/profile	Profiling 控制设备
		  1 = /dev/profile0	CPU 0 的 Profiling 设备
		  2 = /dev/profile1	CPU 1 的 Profiling 设备
		    ...


193 char	内核事件跟踪接口
		  0 = /dev/trace	跟踪控制设备
		  1 = /dev/trace0	CPU 0 的跟踪设备
		  2 = /dev/trace1	CPU 1 的跟踪设备
		    ...


195 char	Nvidia 图形设备(比如显卡)
		  0 = /dev/nvidia0		第1个 Nvidia 卡
		  1 = /dev/nvidia1		第2个 Nvidia 卡
		    ...
		255 = /dev/nvidiactl		Nvidia 卡控制设备


202 char	特定于CPU模式的寄存器(model-specific register,MSR)
		  0 = /dev/cpu/0/msr		CPU 0 的 MSRs
		  1 = /dev/cpu/1/msr		CPU 1 的 MSRs
		    ...

203 char	CPU CPUID 信息
		  0 = /dev/cpu/0/cpuid		CPU 0 的 CPUID
		  1 = /dev/cpu/1/cpuid		CPU 1 的 CPUID
		    ...

有没有感到很奇怪?为什么没有 /dev/hda 这样的设备,难道不常用么?原因在于从 2.6.19 版本开始,内核引入了新的ATA驱动,将SATA/PATA硬盘统一使用 /dev/sd? 来表示了,所以 /dev/hd? 就没有存在的必要了。具体说来也就是你在编译内核的时候不要再使用"ATA/ATAPI/MFM/RLL support"下面的驱动,而是使用更新的"Serial ATA and Parallel ATA drivers"驱动。

链接、套接字、管道、挂载点

这部分详细说明一些应该或可能存在于 /dev 目录之外的文件。链接最好使用与这里完全相同的格式(绝对路径或相对路径)。究竟是使用硬链接(hard)还是软连接(symbolic)取决于不同的设备。

必须的链接

必须在所有的系统上都存在这些连接:

链接		目标		链接类型	简要说明
/dev/fd		/proc/self/fd	symbolic	文件描述府
/dev/stdin	fd/0		symbolic	标准输入文件描述府
/dev/stdout	fd/1		symbolic	标准输出文件描述符
/dev/stderr	fd/2		symbolic	标准错误文件描述符
/dev/nfsd	socksys		symbolic	仅为 iBCS-2 所必须
/dev/X0R	null		symbolic	仅为 iBCS-2 所必须
[注意] /dev/X0R 是 <字母 X>-<数字 0>-<字母 R>

推荐的链接

推荐在所有的系统上都存在这些连接:

链接		目标		链接类型	简要说明
/dev/core	/proc/kcore	symbolic	为了向后兼容
/dev/ramdisk	ram0		symbolic	为了向后兼容
/dev/ftape	qft0		symbolic	为了向后兼容
/dev/bttv0	video0		symbolic	为了向后兼容
/dev/radio	radio0		symbolic	为了向后兼容
/dev/i2o*	/dev/i2o/*	symbolic	为了向后兼容
/dev/scd?	sr?		hard		代替 SCSI CD-ROM 的名字

本地定义的链接

下面的链接很可能需要根据机器的实际硬件配置创建其中的一部分甚至全部。这些链接仅仅是为了迎合习惯用法,它们既非必须也非推荐。

链接		目标		链接类型	简要说明
/dev/mouse	mouse port	symbolic	当前鼠标
/dev/tape	tape device	symbolic	当前磁带
/dev/cdrom	CD-ROM device	symbolic	当前CD-ROM
/dev/cdwriter	CD-writer	symbolic	当前CD-writer
/dev/scanner	scanner		symbolic	当前扫描仪
/dev/modem	modem port	symbolic	当前调制解调器
/dev/root	root device	symbolic	当前根文件系统所在设备
/dev/swap	swap device	symbolic	当前swap所在设备

/dev/modem 不应当用于能够同时支持呼入和呼出的modem,因为往往会导致锁文件问题。如果存在 /dev/modem ,那么它应当指向一个恰当的主 TTY 设备。

对于SCSI设备,/dev/tape 和 /dev/cdrom 应该分别指向"cooked"设备 /dev/st* 和 /dev/sr* ;而 /dev/cdwriter 和 /dev/scanner 应当分别指向恰当的 /dev/sg* 。

/dev/mouse 可以指向一个主串行 TTY 设备、一个硬件鼠标、或者一个对应鼠标驱动程序的套接字(例如 /dev/gpmdata)。

套接字和管道

持久套接字和命名管道可以存在于 /dev 中。常见的有:

/dev/printer	socket		lpd 本地套接字
/dev/log	socket		syslog 本地套接字
/dev/gpmdata	socket		gpm 鼠标多路复用器(multiplexer)
/dev/gpmctl	socket		(LFS-LiveCD中出现)
/dev/initctl	fifo pipe	init 监听它并从中获取信息(用户与 init 进程交互的通道)

挂载点

以下名称被保留用于挂载特殊的文件系统。这些特殊的文件系统只提供内核界面而不提供标准的设备节点。

/dev/pts	devpts		PTY slave 文件系统
/dev/shm	tmpfs		提供对 POSIX 共享内存的直接访问

终端设备

终端(或TTY)设备是一种特殊的字符设备。终端设备是可以在会话中扮演控制终端角色的任何设备,包括:虚拟控制台、串行接口(已废弃)、伪终端(PTY)。

所有的终端设备共享一个通用的功能集合:line discipline,它既包含通用的终端 line discipline 也包含SLIP和PPP模式。所有的终端设备的命名都很相似。这部分内容将解释命名规则和各种类型的TTY(终端)的使用。需要注意的是这些命名习惯包含了几个历史遗留包袱。其中的一些是Linux所特有的,另一些则是继承自其他系统,还有一些反映了Linux在成长过程中抛弃了原来借用自其它系统的一些习惯。井号(#)在设备名里表示一个无前导零的十进制数。

虚拟控制台(Virtual console)和控制台设备(console device)

虚拟控制台是在系统视频监视器上全屏显示的终端。虚拟控制台被命名为编号从 /dev/tty1 开始的 /dev/tty# 。/dev/tty0 是当前虚拟控制台。/dev/tty0 用于在不能使用帧缓冲设备(/dev/fb*)的机器上存取系统视频卡,注意,不要将 /dev/console 用于此目的。/dev/console 由内核管理,系统消息将被发送到这里。单用户模式下必须允许 login 使用 /dev/console 。

串行接口

这里所说的"串行接口"是指 RS-232 串行接口和任何模拟这种接口的设备,不管是在硬件(例如调制解调器)还是在软件(例如ISDN驱动)中模拟。在linux中的每一个串行接口都有两个设备名:主设备或呼入(callin)设备、交替设备或呼出(callout)设备。设备类型之间使用字母的大小写进行区分。比如,对于任意字母X,"tty"设备名为 /dev/ttyX# ,而"cu"设备名则为 /dev/cux# 。由于历史原因,/dev/ttyS# 和 /dev/ttyC# 分别等价于 /dev/cua# 和 /dev/cub# 。名称 /dev/ttyQ# 和 /dev/cuq# 被保留为本地使用。

伪终端(PTY)

伪终端用于创建登陆会话或提供其它功能,比如通过 TTY line discipline (包括SLIP或者PPP功能)来处理任意的数据生成。每一个 PTY 都有一个master端和一个slave端。按照 System V/Unix98 的 PTY 命名方案,所有master端共享同一个 /dev/ptmx 设备节点(打开它内核将自动给出一个未分配的PTY),所有slave端都位于 /dev/pts 目录下,名为 /dev/pts/# (内核会根据需要自动生成和删除它们)。

一旦master端被打开,相应的slave设备就可以按照与 TTY 设备完全相同的方式使用。master设备与slave设备之间通过内核进行连接,等价于拥有 TTY 功能的双向管道(pipe)。