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dev设备详解博客分类： linuxLinux网络应用Unix应用服务器数据结构设备文件系统/dev（整理自维基百科）-在类Unix操作系统中，设备文件系统允许软件通过标准输入输出系统调用与驱动程序交互，从而简化了许多任务。设备文件系统包括设备文件、设备节点、设备特定文件，它们是驱动程序的接口，而在文件系统中，它们就像是普通文件。在微软的MS-DOS和Windows等操作系统中，也有专门的设备文件。设备文件通常为周边设备提供简单的接口，如打印机。它也可访问这些设备的特定资源，如硬盘。它还可以访问没有连接到任何真实设备的系统资源，如数据接受器和随机数发生器。MS-DOS的设备文件借鉴了Unix的特殊文件的概念。MS-DOS的早期版本并不支持文件目录层次，设备文件的文件名被设定为保留字以区分普通文件，新文件或新目录不能够使用这些设备文件的文件名。在类Unix操作系统中包含两类设备节点，分别为字符文件与块文件。它们的区别是操作系统和硬件如何向它们读写数据。它们合称为设备特定文件，与之对应的是命名管道，它既不连接到任何设备，也不是一个文件。-实现本质上讲，设备节点对应于操作系统分配的资源。Unix通过存放于节点结构中的主数和次数来识别这些资源。在各种操作系统和系统平台上，这些数都是被唯一分配的。通常，主数用于指定驱动程序，而次数用于指定驱动程序控制的某一特定设备（驱动程序可能控制多个设备），在这种情况下，系统可能把次数作为参数传给驱动程序。计算机就像对待普通文件那样，用标准系统调用访问设备节点。根据硬件的接口类型和操作系统处理输入输出的方式，设备文件可以分成两类。-设备-字符设备是指每次与系统传输1个字符的设备。这些设备节点通常为传真、虚拟终端和串口调制解调器之类设备提供流通信服务，它通常不支持随机存取数据。字符设备在实现时，大多不使用缓存器。系统直接从设备读取写入每一个字符。块设备块设备是指与系统间用块的方式移动数据的设备。这些设备节点通常代表可寻址设备，如硬盘、CD-ROM和内存区域。块设备通常支持随机存取和寻址，并使用缓存器。操作系统为输入输出分配了缓存以存储一块数据。当程序向设备发送了读取或者写入数据的请求时，系统把数据中的每一个字符存储在适当的缓存中。当缓存被填满时，会采取适当的操作（把数据传走），而后系统清空缓存。伪设备在类Unix操作系统中，设备节点并不一定要对应物理设备。没有这种对应关系的设备是伪设备。操作系统运用了它们提供的多种功能。部份经常使用到的伪设备包括：/dev/null接受和丢弃所有输入；即不产生任何输出。/dev/full永远在被填满状态的设备。/dev/loopLoop设备/dev/zero产生连续的NUL字符的串流(数值为0)。/dev/random产生一个虚假随机的任意长度字符串流。(Blocking)/dev/urandom产生一个虚假随机的任意长度字符串流。(Non-Blocking)-创建节点节点是由mknod系统调用创建的。在命令行中，有同名的程序来创建节点。rename和unlink系统调用可以用于移动和删除节点，相应的命令是mv和rm。在使用cp命令时加上-R或-a参数，可以创建一个与原设备节点具有同样属性的节点。-命名约定在基于Linux的系统中，设备节点一般在/dev下，通常使用如下的前缀：fb：frame缓冲fd：软盘hd：IDE硬盘lp：打印机par：并口pt：伪终端s：SCSI设备scd：SCSI音频光驱sd：SCSI硬盘sg：SCSI通用设备sr：SCSI数据光驱st：SCSI磁带tty：终端ttyS：串口大部分设备的前缀名后面跟随一个数字，它唯一指定某一设备。硬盘驱动器的前缀名后面跟随一个字母和一个数字，字母用于指明设备，而数字用于指明分区。因此，/dev/sda3指定了硬盘上的一个分区，/dev/pts/14指定了一个网络终端会话。一些Linux发行版用SCSI层访问所有固定硬盘，因此虽然一块硬盘可能并不是SCSI硬盘，但仍可以通过sd设备访问它。-关于/dev/zero在类UNIX 操作系统中, /dev/zero 是一个特殊的文件，当你读它的时候，它会提供无限的空字符(NULL, ASCII NUL, 0x00)。其中的一个典型用法是用它提供的字符流来覆盖信息，另一个常见用法是产生一个特定大小的空白文件。BSD就是通过mmap把/dev/zero映射到虚地址空间实现共享内存的。可以使用mmap将/dev/zero映射到一个虚拟的内存空间，这个操作的效果等同于使用一段匿名的内存（没有和任何文件相关）。下面的方法可以用于破坏分区数据：# 请不要执行下列代码，除非你试图破坏分区上的全部数据!dd if=/dev/zero of=/dev/创建一个名为foobar大小为1 MiB的文件，以0填充：dd if=/dev/zero of=foobar count=1024 bs=1024与/dev/null类似，/dev/zero也可以作为一个数据源或数据池，所有写往/dev/zero将返回成功，没有其他影响，/dev/null也是一样，但是作为数据池更常用。所有对/dev/zero的读操作，将返回请求数目的NUL字节.-关于/dev/full类Unix系统中，/dev/full，或常满设备是一个特殊设备文件，总是在向其写入时返回设备无剩余空间（错误码为ENOSPC），读取时则与/dev/zero相似，返回无限的空字符(NULL, ASCII NUL, 0x00)。这个设备通常被用来测试程序在遇到磁盘无剩余空间错误时的行为。$ echo Hello world /dev/fullbash: echo: write error: No space left on device-关于/dev/random1994年，曹予德第一次在Linux的内核空间中实现了随机数发生器12。 该实现使用了SHA-1散列算法，而不是密码，以避免随机数产生器编码地的法律限制。该实现在设计时，假定任意给定的散列或密码最终都可能被发现是弱的，因此它可以耐受任意形式的这些弱点。在这个实现中，发生器保存了来自熵池中噪声的数据位数的估计值，而随机数是从该熵池中创建的。在读取时，/dev/random设备只会返回熵池中噪声数据中的随机字节。/dev/random应当可以适用于要求非常高质量随机性的应用，例如产生公钥或一次性密码本。若熵池空了，对/dev/random的读操作将会被阻塞，直到收集到了足够的环境噪声为止3。这样的设计使得/dev/random是真正的随机数发生器，提供了最大可能的随机数据熵，建议用于产生保护高价值或长保护周期的密钥。/dev/random的一个副本是/dev/urandom （unlocked，非阻塞的随机数发生器4），它会重用内部池中的数据以产生伪随机数据。这表示对/dev/urandom的读取操作不会产生阻塞，但其输出的熵可能小于/dev/random的。该设备文件是设计用于密码学安全的伪随机数发生器的，可以用于安全性较低的应用。/dev/random也允许写入，该操作允许任意用户向池中加入随机数据。即使写入非随机数据亦是无害的，因为只有管理员可以调用ioctl以增加熵池大小。Linux内核中当前熵的值和大小可以通过访问/proc/sys/kernel/random/得到。2006年3月，Gutterman，Pinkas和Reinman发表了对Linux随机数发生器的详细密码学分析5，其中提出了该发生器的几个弱点。也许其中最严重的问题发生在嵌入式系统和Live CD系统，类似路由器和无盘工作站中的应用。在这些系统中，引导状态是可预测的，且环境熵的来源也较为受限。对于有NVRAM的系统，他们建议在关机时保存一部分随机数