設備文檔系統

在類Unix作業系統中,設備檔案是一個設備驅動程式的界面,並被存儲在檔案系統中,就像常規檔案。

微軟MS-DOS、OS-2和Windows作業系統中,也有專門的設備檔案。它們允許應用程式使用設備驅動程式,通過標準輸入輸出系統調用與驅動程式互動,從而簡化了許多任務,也帶來了於設備特性、功能無關的用戶級I/O。

基本介紹

  • 中文名:設備文檔系統
  • 外文名:Device file
簡介,實現,設備,字元設備,塊設備,偽設備,創建節點,命名約定,

簡介

在類Unix作業系統中,設備檔案是一個設備驅動程式的界面,並被存儲在檔案系統中,就像常規檔案。
微軟MS-DOS、OS-2和Windows作業系統中,也有專門的設備檔案。它們允許應用程式使用設備驅動程式,通過標準輸入輸出系統調用與驅動程式互動,從而簡化了許多任務,也帶來了於設備特性、功能無關的用戶級I/O。
設備檔案通常為周邊設備提供簡單的接口,如印表機。它也可訪問這些設備的特定資源,如硬碟分區。它還可以訪問沒有連線到任何真實設備的系統資源,如數據接受器和隨機數生成器
在類Unix作業系統中包含兩類設備節點,分別為字元檔案與塊檔案。它們的區別是作業系統和硬體如何向它們讀寫數據。它們合稱為設備特定檔案,與之對應的是命名管道,它既不連線到任何設備,也不是一個檔案。
MS-DOS的設備檔案借鑑了Unix的特殊檔案的概念。MS-DOS的早期版本並不支持檔案目錄層次,設備檔案的檔案名稱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設備檔案的檔案名稱。
在支持chroot進程獨立的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。通過限制設備節點只能放入/dev內的chroot實例中,chroot環境可以強制實行硬體隔離(比Unix的檔案系統許可權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體)。
MS-DOS通過開放設備檔案的形式保證了設備包含性,應用程式嘗試訪問正在被使用的設備時會無法訪問設備節點。Unix與Linux在並發控制上採取了多種設備驅動程式的原理。

實現

本質上講,設備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設備號從設備號來識別這些資源。在各種作業系統系統平台上,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設備(驅動程式可能控制多個設備),在這種情況下,系統可能把次數作為參數傳給驅動程式。
計算機就像對待普通檔案那樣,用標準系統調用訪問設備節點。根據硬體的接口類型和作業系統處理輸入輸出的方式,設備檔案可以分成兩類。

設備

字元設備

字元設備是指每次與系統傳輸1個字元的設備。這些設備節點通常為傳真虛擬終端和串口數據機之類設備提供流通信服務,它通常不支持隨機存取數據。
字元設備在實現時,大多不使用快取器。系統直接從設備讀取/寫入每一個字元。

塊設備

塊設備是指與系統間用塊的方式移動數據的設備。這些設備節點通常代表可定址設備,如硬碟CD-ROM記憶體區域。
塊設備通常支持隨機存取和定址,並使用快取器。作業系統為輸入輸出分配了快取以存儲一塊數據。當程式向設備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存儲在適當的快取中。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。

偽設備

在類Unix作業系統中,設備節點並不一定要對應物理設備。沒有這種對應關係的設備是偽設備。作業系統運用了它們提供的多種功能。部分經常使用到的偽設備包括:
  • /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設備。
  • /dev/loop
  • Loop設備
  • /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)

創建節點

節點是由mknod系統調用創建的。在命令行中,有同名的程式來創建節點。rename和unlink系統調用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,可以創建一個與原設備節點具有同樣屬性的節點。

命名約定

在基於Linux的系統中,設備節點一般在/dev下,通常使用如下的前綴:
tty:終端
大部分設備的前綴名後面跟隨一個數字,它唯一指定某一設備。硬碟驅動器的前綴名後面跟隨一個字母和一個數字,字母用於指明設備,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指定了一個網路終端會話。
一些Linux發行版用SCSI層訪問所有固定硬碟,因此雖然一塊硬碟可能並不是SCSI硬碟,但仍可以通過sd設備訪問它。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們