Linux 设备和模块的分类

概念：在Linux系统中，所有设备都被映射成 【设备文件】 来处理，设备文件，应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。

一、设备类型

整理自：(相当不错，建议有时间看下原文)

　　　　《第一章 设备驱动简介 1.3.节 设备和模块的分类》

　　　　《Linux设备驱动之字符设备驱动》

　　一般情况下，以 Linux 的设备可区分为 3 种基本设备类型：字符设备、块设备,  网络设备

　　一个字符设备或块设备都在/dev目录下对应一个设备文件。

　　linux用户程序通过设备文件（或称设备节点）来使用驱动程序操作字符设备和块设备。

　　　　　　

字符设备

是指只能一个字节一个字节读写的设备，不能随机读取设备内存中的某一数据，读取数据需要按照先后数据。

字符设备是面向流的设备，常见的字符设备有鼠标、键盘、串口、控制台和LED设备等。

本控制台( /dev/console )和串口( /dev/ttyS0)是字符设备的例子, 因为它们很好地展现了流的抽象.

字符设备通过文件系统结点来存取, 例如 /dev/tty1 和 /dev/lp0.

在一个字符设备和一个普通文件之间唯一有关的不同就是, 你经常可以在普通文件中移来移去, 但是大部分字符设备仅仅是数据通道, 你只能顺序存取.然而, 存在看起来象数据区的字符设备, 你可以在里面移来移去. 例如, frame grabber 经常这样, 应用程序可以使用 mmap 或者 lseek 存取整个要求的图像.

字符设备文件（类型为C）：

备注：

　　细心的人，可能会发现设备文件是无文件大小的，取而代之的是两个号码：主设备号+此设备号(见下文)

块设备

是指可以从设备的任意位置读取一定长度数据的设备。块设备包括硬盘、磁盘、U盘和SD卡等

如同字符设备, 块设备通过位于 /dev 目录的文件系统结点来存取.

一个块设备(例如一个磁盘)应该是可以驻有一个文件系统的.

在大部分的 Unix 系统, 一个块设备只能处理这样的 I/O 操作, 传送一个或多个长度经常是 512 字节( 或一个更大的 2 的幂的数 )的整块.

Linux, 相反, 允许应用程序读写一个块设备象一个字符设备一样 -- 它允许一次传送任意数目的字节. 结果就是, 块和字符设备的区别仅仅在内核以及在内部管理数据的方式上, 并且因此在内核/驱动的软件接口上不同. 如同一个字符设备, 每个块设备都通过一个文件系统结点被存取的, 它们之间的区别对用户是透明的. 块驱动和字符驱动相比, 与内核的接口完全不同.

块设备文件（类型为B）：

网络接口

任何网络事务都通过一个接口来进行, 就是说, 一个能够与其他主机交换数据的设备.

通常, 一个接口是一个硬件设备, 但是它也可能是一个纯粹的软件设备, 比如环回接口.

一个网络接口负责发送和接收数据报文, 在内核网络子系统的驱动下, 不必知道单个事务是如何映射到实际的被发送的报文上的.

很多网络连接( 特别那些使用 TCP 的)是面向流的, 但是网络设备却常常设计成处理报文的发送和接收.

一个网络驱动对单个连接一无所知; 它只处理报文.

既然不是一个面向流的设备, 一个网络接口就不象 /dev/tty1 那么容易映射到文件系统的一个结点上.

Unix 提供的对接口的存取的方式仍然是通过分配一个名子给它们( 例如 eth0 ), 但是这个名子在文件系统中没有对应的入口.

内核与网络设备驱动间的通讯与字符和块设备驱动所用的完全不同. 不用 于read 和 write, 而是由内核调用和报文传递相关的函数.

　　备注：linux文件类型还包括: 普通文件(-), 套接字文件(S), 链接文件(L)，可见：《linux文件类型全解析》， 剩下还有其他：目录(D), 资料传输档案(FIFO, PIPE),

　　

二、主设备号 与 次设备号

　　查看 主设备号 与 次设备号: ls -al /dev

　　　　

　　查看当前已加载的设备驱动程序的主设备号: cat /proc/devices

　　　　

　　　　　　第一列为主设备号，第二列为设备名

　　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（使用同一驱动程序）

　　区别是否同类设备，可以更好的对设备进行管理和优化，主要体现在：

　　　　系统可能包含几个同样类型的设备，由同一个设备驱动程序管理（不需要重复加载驱动到内核）

　　　　可以将同类设备合并起来，便于插入到内核的数据结构中进行管理

三、其他

　　参照：《Linux内核--设备文件命名（官方文档）》, 《对于Linux内核tty设备的一点理解》

　　以下是在 Mac 系统中的一些小实验：

tty

1. 打开两个终端，都切换到 root

　　step1: 终端1：

　　　　#通过 tty 获取 当前终端 的对应的文件地址：

　　　　root# tty

　　　　　　/dev/ttys001

　　　　　　#持续监控 ttys001 文件内容
　　　　　　root# tail -f /dev/ttys001

　　step2:  终端2：

　　　　root# echo 'hello /dev/ttys0001' > /dev/ttys001

　　step3: 终端1 输出了一下内容：

　　　　hello /dev/ttys0001

　　2. ssh 到一台linux系统，都切换到 root

　　　　step1: 终端1：

　　　　　　　　#通过 tty 获取 当前终端 的对应的文件地址：

　　　　　　　　root# tty

　　　　　　　　/dev/pts/0

　　　　　　　　#持续监控 ttys001 文件内容
　　　　　　　　root# tail -f /dev/pts/0

　　　　　　step2: 终端2:

　　　　　　　　echo 'hello /dev/pts/0' > /dev/pts/0　

　　　　　　step3: 终端1 输出了一下内容：

　　　　　　　　hello /dev/pts/0