linux 系统设备是什么

在 Linux 系统中，"设备"（Device）是指与计算机硬件交互的抽象接口，通常以文件形式存在于 /dev 目录下。Linux 遵循"一切皆文件"的设计哲学，通过设备文件实现对硬件（如磁盘、键盘、打印机等）或虚拟设备（如随机数生成器）的访问。

Linux 设备的分类

1. 块设备（Block Devices）

   • 特点：按固定大小的数据块（如 512B/4KB）读写，支持随机访问，通常用于存储设备。
   • 示例：
     • 硬盘：/dev/sda（第一块 SATA 硬盘）、/dev/nvme0n1（NVMe SSD）
     • 分区：/dev/sda1（第一块 SATA 硬盘的第一个分区）
     • 虚拟磁盘：/dev/loop0（回环设备）
   • 操作命令：lsblk, fdisk, dd（用于块设备读写）

2. 字符设备（Character Devices）

   • 特点：以字节流形式顺序读写，不支持随机访问，常用于实时数据传输。
   • 示例：
     • 终端：/dev/tty1（第一个虚拟终端）
     • 键盘/鼠标：/dev/input/mouse0
     • 随机数生成器：/dev/random、/dev/urandom
     • 空设备：/dev/null（丢弃所有写入的数据）

3. 网络设备（Network Devices）

   • 特点：通过网络接口（如 eth0、wlan0）访问，不直接对应 /dev 下的文件。
   • 操作命令：ifconfig, ip addr, ethtool

4. 特殊设备

   • 伪设备（Pseudo Devices）：虚拟设备，如 /dev/zero（提供无限的空字符）、/dev/pts/0（伪终端）。
   • 设备映射：如 LVM 的 /dev/mapper/vg0-lv_root。

设备文件的管理

1. 设备文件位置
   所有设备文件位于 /dev 目录，由 udev（用户空间设备管理器）动态创建和管理。

2. 查看设备信息

   • ls -l /dev：查看设备文件及其类型（b=块设备，c=字符设备）。
   • lsblk：列出所有块设备（磁盘、分区）。
   • lspci：查看 PCI 设备（如显卡、网卡）。
   • lsusb：查看 USB 设备。

3. 设备的主/次设备号
   每个设备文件关联两个数字：

   • 主设备号：标识设备类型（如 8 表示 SCSI 磁盘）。
   • 次设备号：标识具体实例（如分区编号）。

   $ ls -l /dev/sda
   brw-rw---- 1 root disk 8, 0 May 10 10:00 /dev/sda  # 主设备号=8, 次设备号=0
   

4. 手动创建设备文件
   使用 mknod 命令（需 root 权限）：

   mknod /dev/mydevice c 200 0  # 创建主设备号=200的字符设备
   

常见设备操作示例

1. 挂载磁盘分区

   mount /dev/sdb1 /mnt/data  # 将 /dev/sdb1 挂载到 /mnt/data
   

2. 写入数据到设备

   echo "test" > /dev/tty1    # 向终端发送文本（需权限）
   dd if=/dev/zero of=/dev/sdb bs=1M  # 用零填充整个磁盘（谨慎操作！）
   

3. 监控设备事件

   udevadm monitor --kernel  # 查看内核发出的设备事件
   

关键工具和守护进程

• udev：动态管理 /dev 下的设备文件，响应硬件插拔事件。
• systemd-udevd：现代 Linux 中管理设备的守护进程。
• modprobe：加载设备驱动模块（如 modprobe usb-storage）。

注意事项

• 直接操作设备文件（如 /dev/sda）可能导致数据丢失，需谨慎。
• 虚拟文件系统（如 /sys、/proc）也提供设备信息（如 /sys/class/net/eth0）。

通过理解 Linux 设备模型，可以更高效地管理硬件、排查问题或开发底层应用。