Linux-2.6 设备文件研究与分析

        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。
                                                        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 blockRAM 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 charTTY(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/vcs1tty1 的文本内容 ... 63 = /dev/vcs63tty63 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/vcsa1tty1 的文本/属性内容 ...191 = /dev/vcsa63tty63 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 blockSCSI 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 blockMetadisk(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/psauxPS/2鼠标131 = /dev/temperature机器内部温度134 = /dev/apm_biosAPM(高级电源管理) BIOS135 = /dev/rtc实时时钟(Real Time Clock)144 = /dev/nvram非易失配置 RAM162 = /dev/smbus系统管理总线(System Management Bus)164 = /dev/ipmoIntel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/agpgartAGP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/smbusbiosSMBus(系统管理总线) BIOS200 = /dev/net/tunTAP/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/mptctlMessage passing technology (MPT) control223 = /dev/input/uinput用户层输入设备驱动支持227 = /dev/mcelogX86_64 Machine Check Exception driver228 = /dev/hpetHPET driver229 = /dev/fuseFuse(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 blockSCSI 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 chariBCS-2 兼容设备 0 = /dev/socksys套接字访问接口 1 = /dev/spxSVR3 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 charNetlink 支持 0 = /dev/route路由, 设备更新, kernel to user 3 = /dev/fwmonitorFirewall packet 复制 59 charsf 防火墙模块 0 = /dev/firewall与 sf 内核模块通信 65 blockSCSI 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 blockSCSI 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 charI2C 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 charUnix98 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 charUnix98 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 blockEnhanced 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 charUSB 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 blockUSB 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/profileProfiling 控制设备 1 = /dev/profile0CPU 0 的 Profiling 设备 2 = /dev/profile1CPU 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/trace0CPU 0 的跟踪设备 2 = /dev/trace1CPU 1 的跟踪设备 ...195 charNvidia 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/nvidiactlNvidia 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/msrCPU 0 的 MSRs 1 = /dev/cpu/1/msrCPU 1 的 MSRs ...203 charCPU CPUID 信息 0 = /dev/cpu/0/cpuidCPU 0 的 CPUID 1 = /dev/cpu/1/cpuidCPU 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/RLLsupport"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/fdsymbolic文件描述府/dev/stdinfd/0symbolic标准输入文件描述府/dev/stdoutfd/1symbolic标准输出文件描述符/dev/stderrfd/2symbolic标准错误文件描述符/dev/nfsdsocksyssymbolic仅为 iBCS-2 所必须/dev/X0Rnullsymbolic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/kcoresymbolic为了向后兼容/dev/ramdiskram0symbolic为了向后兼容/dev/ftapeqft0symbolic为了向后兼容/dev/bttv0video0symbolic为了向后兼容/dev/radioradio0symbolic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/mousemouse portsymbolic当前鼠标/dev/tapetape devicesymbolic当前磁带/dev/cdromCD-ROM devicesymbolic当前CD-ROM/dev/cdwriterCD-writersymbolic当前CD-writer/dev/scannerscannersymbolic当前扫描仪/dev/modemmodem portsymbolic当前调制解调器/dev/rootroot devicesymbolic当前根文件系统所在设备/dev/swapswap devicesymbolic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/printersocketlpd 本地套接字/dev/logsocketsyslog 本地套接字/dev/gpmdatasocketgpm 鼠标多路复用器(multiplexer)/dev/gpmctlsocket(LFS-LiveCD中出现)/dev/initctlfifo pipeinit 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/ptsdevptsPTY slave 文件系统/dev/shmtmpfs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 SystemV/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)。