裝置檔案系統
裝置檔案在類Unix系統中是一個裝置驅動程式的介面，並如常規檔案一樣出現在檔案系統中。
在微軟的MS-DOS、OS-2和Windows等作業系統中也有專門的裝置檔案。它們允許應用程式使用裝置驅動程式，通過標準輸入輸出系統呼叫與驅動程式互動，從而簡化了許多工，也帶來了與裝置特性、功能無關的用戶級I/O。
裝置檔案通常為周邊裝置提供簡單的介面，如印表機。它也可訪問這些裝置的特定資源，如硬碟分區。它還可以訪問沒有連接到任何真實裝置的系統資源，如數據接受器和亂數生成器。
在類Unix作業系統中包含兩類裝置節點，分別為字元檔案與塊檔案。它們的區別是作業系統和硬件如何向它們讀寫數據。它們合稱為裝置特定檔案，與之對應的是命名管道，它既不連接到任何裝置，也不是一個檔案。
MS-DOS的裝置檔案借鑑了Unix的特殊檔案的概念。MS-DOS的早期版本並不支援檔案目錄層次，裝置檔案的檔名被設定為保留字以區分普通檔案，新檔案或新目錄不能夠使用這些裝置檔案的檔名。
在支援chroot行程獨立的Unix系統（例如Solaris Containers）中，每個chroot環境中常規情況下都需要一個獨立的/dev,它們的掛載點在主機的檔案系統中各種地方顯示。通過限制裝置節點只能放入/dev內的chroot實例中，chroot環境可以強制實行硬件隔離（比Unix的檔案系統權限還要嚴格的一種訪問控制，可以禁止特定應用程式訪問或命名硬件）。
MS-DOS通過開放裝置檔案的形式保證了裝置包含性，應用程式嘗試訪問正在被使用的裝置時會無法訪問裝置節點。Unix與Linux在並行控制上採取了多種裝置驅動程式的原理。[1]
實現
[編輯]本質上講，裝置節點對應於作業系統分配的資源。Unix通過存放於節點結構中的主裝置號和從裝置號來辨識這些資源。在各種作業系統和系統平台上，這些數都是被唯一分配的。通常，主數用於指定驅動程式，而次數用於指定驅動程式控制的某一特定裝置（驅動程式可能控制多個裝置），在這種情況下，系統可能把次數作為參數傳給驅動程式。
電腦就像對待普通檔案那樣，用標準系統呼叫訪問裝置節點。根據硬件的介面類型和作業系統處理輸入輸出的方式，裝置檔案可以分成兩類。
裝置
[編輯]字元裝置
[編輯]
字元裝置是指每次與系統傳輸1個字元的裝置。這些裝置節點通常為傳真、虛擬終端和序列埠數據機之類裝置提供流通訊服務，它通常不支援隨機存取數據。
字元裝置在實現時，大多不使用緩衝記憶體。系統直接從裝置讀取／寫入每一個字元。
塊裝置
[編輯]
塊裝置是指與系統間用塊的方式流動數據的裝置。這些裝置節點通常代表可定址裝置，如硬碟、CD-ROM和主記憶體區域。
塊裝置通常支援隨機存取和定址，並使用緩衝記憶體。作業系統為輸入輸出分配了快取以儲存一塊數據。當程式向裝置傳送了讀取或者寫入數據的請求時，系統把數據中的每一個字元儲存在適當的快取中。當快取被填滿時，會採取適當的操作（把數據傳走），而後系統清空快取。
偽裝置
[編輯]在類Unix作業系統中，裝置節點並不一定要對應物理裝置。沒有這種對應關係的裝置是偽裝置。作業系統運用了它們提供的多種功能。部份經常使用到的偽裝置包括：
/dev/null- 接受並丟棄所有輸入；即不產生任何輸出。
/dev/full- 永遠在被填滿狀態的裝置。
/dev/loop- Loop裝置
/dev/zero- 產生連續的NUL字元的串流(數值為0)。
/dev/random- 產生一個虛假隨機的任意長度字元串流。(Blocking)
/dev/urandom- 產生一個虛假隨機的任意長度字元串流。(Non-Blocking)
建立節點
[編輯]節點是由mknod系統呼叫建立的。在命令列中，有同名的程式來建立節點。rename和unlink系統呼叫可以用於移動和刪除節點，相應的命令是mv和rm。在使用cp命令時加上-R或-a參數，可以建立一個與原裝置節點具有同樣屬性的節點。
命名約定
[編輯]在基於Linux的系統中，裝置節點一般在/dev下，通常使用如下的字首：
- fb：frame緩衝
- fd：軟碟
- hd：IDE硬碟或光驅
- lp：印表機
- par：並列埠
- pt：偽終端
- s：SCSI裝置
- scd：SCSI音頻光驅
- sd：SCSI硬碟
- sg：SCSI通用裝置
- sr：SCSI數據光驅
- st：SCSI磁帶
- tty：終端
- ttyS：序列埠
大部分裝置的字首名後面跟隨一個數字，它唯一指定某一裝置。硬碟機的字首名後面跟隨一個字母和一個數字，字母用於指明裝置，而數字用於指明分區。因此，/dev/sda3指定了硬碟上的一個分區，/dev/pts/14指定了一個網絡終端對談。
一些Linux發行版用SCSI層來定義非IDE硬碟的硬碟裝置，例如SATA硬碟、USB磁碟等，因此雖然一塊硬碟可能並不是SCSI硬碟，但仍可以通過sd裝置訪問它。
參考資料
[編輯]- ^ （英文）Corbet, Jonathan; Kroah-Hartman, Greg; Rubini, Alessandro. Linux Device Drivers, 3rd Edition. O'Reilly. 2005 [2018-04-30]. （原始內容存檔於2017-09-22）.
The next step beyond a single-open device is to let a single user open a device in multiple processes but allow only one user to have the device open at a time.
