Как создаются файлы Linux «/dev»?

Question 1

/dev/zeroявляется примером "специального файла" — в частности, "узла устройства". Обычно они создаются в процессе установки дистрибутива, но вы можетеполностьюЕсли хотите, создайте их сами.

Если вы спрашиваете lsо /dev/zero:

# ls -l /dev/zero
crw-rw-rw- 1 root root 1, 5  Nov 5 09:34 /dev/zero

«c» в начале говорит вам, что это «символьное устройство»; другой тип — «блочное устройство» (печатается как ls«b»). Грубо говоря, устройства с произвольным доступом, такие как жесткие диски, как правило, являются блочными устройствами, в то время как последовательные устройства, такие как ленточные накопители или ваша звуковая карта, как правило, являются символьными устройствами.

Часть «1, 5» — это «основной номер устройства» и «вспомогательный номер устройства».

Имея эту информацию, мы можем использовать mknodкоманду для создания нашего собственного узла устройства:

# mknod foobar c 1 5

Это создает новый файл с именем foobarв текущей папке, который делаетточното же самое, что и /dev/zero. (Конечно, вы можете установить другие разрешения на него, если хотите.) Все, что этот «файл» на самом деле содержит, это три элемента выше — тип устройства, основной номер, дополнительный номер. Вы можете использовать lsдля поиска кодов для других устройств и воссоздания их тоже. Когда вам надоест, просто используйте rmдля удаления узлов устройств, которые вы только что создали.

По сути, старший номер сообщает ядру Linux, с каким драйвером устройства следует взаимодействовать, а младший номер сообщает драйверу устройства, о каком устройстве идет речь. (Например, у вас, вероятно, один контроллер SATA, но к нему может быть подключено несколько жестких дисков.)

Если вы хотитеизобретатьновые устройства, которые делают что-то новое... ну, вам нужно будет редактировать исходный код ядра Linux и компилировать свое собственное ядро. Так что давайте не будем этого делать! :-) Но вы можете добавлять файлы устройств, которые дублируют те, которые у вас уже есть, и это прекрасно. Автоматизированная система, такая как udev, в основном просто следит за событиями устройств и автоматически вызывает mknod/ rmдля вас. Ничего более магического, чем это.

Есть ещедругойвиды специальных файлов:

Linux рассматривает каталог как особый вид файла. (Обычно вы не можете напрямую открыть каталог, но если бы вы могли, вы бы обнаружили, что это обычный файл, содержащий данные в специальном формате и сообщающий ядру, где найти все файлы в этом каталоге.)
Символическая ссылка — это специальный файл. (Но жесткая ссылка таковой не является.) Вы можете создавать символические ссылки с помощью ln -sкоманды. (Поищите ее в man-странице.)
Есть также вещь, называемая "именованный канал" или "FIFO" (очередь "первым пришел, первым вышел"). Вы можете создать его с помощью mkfifo. FIFO - это волшебный файл, который можно открыть с помощьюдвапрограммы одновременно — одно чтение, одно написание. Когда это происходит, это работает как обычный конвейер оболочки. Но вы можете запустить каждую программу отдельно...

Файл, который не является "специальным" ни в каком смысле, называется "обычным файлом". Вы иногда будете видеть упоминание об этом в документации Unix. Вот что это значит: файл, который не является узлом устройства или символической ссылкой или чем-то еще. Просто обычный, повседневный файл без каких-либо магических свойств.

Answer

/dev/zeroявляется примером "специального файла" — в частности, "узла устройства". Обычно они создаются в процессе установки дистрибутива, но вы можетеполностьюЕсли хотите, создайте их сами.

Если вы спрашиваете lsо /dev/zero:

# ls -l /dev/zero
crw-rw-rw- 1 root root 1, 5  Nov 5 09:34 /dev/zero

«c» в начале говорит вам, что это «символьное устройство»; другой тип — «блочное устройство» (печатается как ls«b»). Грубо говоря, устройства с произвольным доступом, такие как жесткие диски, как правило, являются блочными устройствами, в то время как последовательные устройства, такие как ленточные накопители или ваша звуковая карта, как правило, являются символьными устройствами.

Часть «1, 5» — это «основной номер устройства» и «вспомогательный номер устройства».

Имея эту информацию, мы можем использовать mknodкоманду для создания нашего собственного узла устройства:

# mknod foobar c 1 5

Это создает новый файл с именем foobarв текущей папке, который делаетточното же самое, что и /dev/zero. (Конечно, вы можете установить другие разрешения на него, если хотите.) Все, что этот «файл» на самом деле содержит, это три элемента выше — тип устройства, основной номер, дополнительный номер. Вы можете использовать lsдля поиска кодов для других устройств и воссоздания их тоже. Когда вам надоест, просто используйте rmдля удаления узлов устройств, которые вы только что создали.

По сути, старший номер сообщает ядру Linux, с каким драйвером устройства следует взаимодействовать, а младший номер сообщает драйверу устройства, о каком устройстве идет речь. (Например, у вас, вероятно, один контроллер SATA, но к нему может быть подключено несколько жестких дисков.)

Если вы хотитеизобретатьновые устройства, которые делают что-то новое... ну, вам нужно будет редактировать исходный код ядра Linux и компилировать свое собственное ядро. Так что давайте не будем этого делать! :-) Но вы можете добавлять файлы устройств, которые дублируют те, которые у вас уже есть, и это прекрасно. Автоматизированная система, такая как udev, в основном просто следит за событиями устройств и автоматически вызывает mknod/ rmдля вас. Ничего более магического, чем это.

Есть ещедругойвиды специальных файлов:

Linux рассматривает каталог как особый вид файла. (Обычно вы не можете напрямую открыть каталог, но если бы вы могли, вы бы обнаружили, что это обычный файл, содержащий данные в специальном формате и сообщающий ядру, где найти все файлы в этом каталоге.)
Символическая ссылка — это специальный файл. (Но жесткая ссылка таковой не является.) Вы можете создавать символические ссылки с помощью ln -sкоманды. (Поищите ее в man-странице.)
Есть также вещь, называемая "именованный канал" или "FIFO" (очередь "первым пришел, первым вышел"). Вы можете создать его с помощью mkfifo. FIFO - это волшебный файл, который можно открыть с помощьюдвапрограммы одновременно — одно чтение, одно написание. Когда это происходит, это работает как обычный конвейер оболочки. Но вы можете запустить каждую программу отдельно...

Файл, который не является "специальным" ни в каком смысле, называется "обычным файлом". Вы иногда будете видеть упоминание об этом в документации Unix. Вот что это значит: файл, который не является узлом устройства или символической ссылкой или чем-то еще. Просто обычный, повседневный файл без каких-либо магических свойств.

Question 2

Большинство записей /devпредставляют собой иноды блочных устройств или иноды символьных устройств.В Википедии много подробностейоб этом я не буду повторяться.

Но /dev/tcpто, что упомянуто в вашем вопросе, не объясняется ни одним из существующих ответов. /dev/tcpи /dev/udpотличается от большинства других /devзаписей. Блочные и символьные устройства реализованы ядром, но /dev/tcpи /dev/udpреализованы в пользовательском режиме.

Оболочка bash — это одна из программ, которая имеет реализацию /dev/tcpи /dev/udp(скопирована из ksh93). Когда вы пытаетесь открыть путь ниже тех, которые содержат операторы перенаправления bash, она не выполнит обычный openсистемный вызов. Вместо этого bash создаст сокет TCP и подключит его к указанному порту.

Это реализовано в пользовательском режиме и только в некоторых программах, как можно увидеть в следующем примере, который демонстрирует разницу между разрешением bashи catпопыткой открытия./dev/tcp/::1/22

$ cat /dev/tcp/::1/22
cat: /dev/tcp/::1/22: No such file or directory
$ cat < /dev/tcp/::1/22
SSH-2.0-OpenSSH_6.6.1p1 Ubuntu-2ubuntu2.3

Разница в ksh93том, что он bashбудет выполнять только TCP-соединения с операторами перенаправления, а не в других местах, где он может открывать файлы, например, sourceили .встроенный.

Answer

Большинство записей /devпредставляют собой иноды блочных устройств или иноды символьных устройств.В Википедии много подробностейоб этом я не буду повторяться.

Но /dev/tcpто, что упомянуто в вашем вопросе, не объясняется ни одним из существующих ответов. /dev/tcpи /dev/udpотличается от большинства других /devзаписей. Блочные и символьные устройства реализованы ядром, но /dev/tcpи /dev/udpреализованы в пользовательском режиме.

Оболочка bash — это одна из программ, которая имеет реализацию /dev/tcpи /dev/udp(скопирована из ksh93). Когда вы пытаетесь открыть путь ниже тех, которые содержат операторы перенаправления bash, она не выполнит обычный openсистемный вызов. Вместо этого bash создаст сокет TCP и подключит его к указанному порту.

Это реализовано в пользовательском режиме и только в некоторых программах, как можно увидеть в следующем примере, который демонстрирует разницу между разрешением bashи catпопыткой открытия./dev/tcp/::1/22

$ cat /dev/tcp/::1/22
cat: /dev/tcp/::1/22: No such file or directory
$ cat < /dev/tcp/::1/22
SSH-2.0-OpenSSH_6.6.1p1 Ubuntu-2ubuntu2.3

Разница в ksh93том, что он bashбудет выполнять только TCP-соединения с операторами перенаправления, а не в других местах, где он может открывать файлы, например, sourceили .встроенный.

Question 3

В дополнение к узлам устройств, описанным в других ответах (созданных с помощьюmknod(2)или поставляемый некоторымиdevfs), Linux имеет другие "волшебные" файлы, предоставляемые специальнымивиртуальные файловые системы, в частности /proc/(см.процесс(5), прочитать оprocfs) и в /sys/(читайте оsysfs).

Эти псевдофайлы (которые появляются, например,стат(2)- как обычные файлы, а не как устройства) представляют собой виртуальное представление, предоставляемое ядром; в частности, чтение из /proc/(например cat /proc/$$/maps, с помощью или с помощьюоткрыть(2)-в /proc/self/statusвашей программе) обычно не требует физического ввода-вывода с диска или из сети, поэтому выполняется довольно быстро.

Чтобы создать какой-то дополнительный псевдофайл, /proc/вам обычно приходится писать свой собственныймодуль ядраи загрузите его (см. напримерэтот).

Answer

В дополнение к узлам устройств, описанным в других ответах (созданных с помощьюmknod(2)или поставляемый некоторымиdevfs), Linux имеет другие "волшебные" файлы, предоставляемые специальнымивиртуальные файловые системы, в частности /proc/(см.процесс(5), прочитать оprocfs) и в /sys/(читайте оsysfs).

Эти псевдофайлы (которые появляются, например,стат(2)- как обычные файлы, а не как устройства) представляют собой виртуальное представление, предоставляемое ядром; в частности, чтение из /proc/(например cat /proc/$$/maps, с помощью или с помощьюоткрыть(2)-в /proc/self/statusвашей программе) обычно не требует физического ввода-вывода с диска или из сети, поэтому выполняется довольно быстро.

Чтобы создать какой-то дополнительный псевдофайл, /proc/вам обычно приходится писать свой собственныймодуль ядраи загрузите его (см. напримерэтот).

Question 4

Как уже подробно объяснили другие пользователи, специальные файлы требуют кода для их резервного копирования. Однако никто, похоже, не упомянул, что Linux предоставляет несколько способов написать этот код в пользовательском пространстве:

А. ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ(Файловая система в пользовательском пространстве) позволяет вам писать что-то вроде /procбез риска сбоя ядра и делать это на языке/в среде выполнения по вашему выбору, напримерИдти,Node.js,Перл,PHP,Питон, Рубин,Ржавчина,и т. д..

Преимущество также в том, что файловые системы FUSE можно монтировать без них, sudoпоскольку они запускаются от имени пользователя, выполняющего монтирование.

Вот несколько примеров того, что люди написали с помощью FUSE:

mp3fs(Просматривайте файлы FLAC как файлы MP3, которые создаются «на лету» при копировании/перетаскивании их на MP3-плеер)
PyTagsFS(Просматривайте свои медиафайлы в дереве виртуальных папок, созданном на основе тегов метаданных)
предохранитель-молния(Монтировать Zip-файлы как папки)
FuseISO(Монтировать ISO-образы без прав root)
iFUSE(Монтировать iDevices)
FuseDAV(Монтировать общие ресурсы WebDAV)
предохранитель-exfat(Монтирование файловых систем в формате exFAT)
ntfs-3g(TheДрайвер Linux NTFS)

Б.Если вы хотите создать виртуальное устройство ввода, такое как клавиатура, мышь, джойстик и т. д. (например, чтобы написать драйвер пользовательского пространства для USB-устройства, с которым вы общаетесь с помощью libusb), естьuinput.

Крепления для него найти сложнее, но я знаю, что они существуют.Идти(Только клавиатура),Питон, иРубин (2).

Примеры реального использования uinput включают в себя:

G15Daemon(Драйвер Linux для ЖК-дисплея и игровых клавиш на игровых клавиатурах Logitech G15)
ds4drv(Драйвер для контроллеров Sony DualShock 4)
xboxdrv(Альтернативный драйвер контроллера XBox 360 и эквивалент для Linuxx360ceнастолько плохо спроектированные игры, какRunner2: Будущая легенда ритма Alienмогут думать, что они общаются с настоящим контроллером XBox, хотя это не так)
Старые драйверы Wiimote, такие какcwiidкоторые были необходимы до того, как кто-то наконец написал драйвер ядра Wiimote, чтобы поддержка была доступна по умолчанию.

С.Для универсальных символьных устройств естьКьюз(Символьные устройства в USErspace). Хотя он гораздо менее популярен.

Единственный пользователь API CUSE, о котором я лично знаю, — это та же программа, которая и побудила его создать:осспд, который реализует /dev/dsp, /dev/adsp, и /dev/mixer(аудио API OSS) в пользовательском пространстве, чтобы их можно было направлять через PulseAudio или dmix.

Единственное связывание CUSE, которое мне удалось найти, этокузепи, который не обновлялся с 2010 года.

Д.Возможно, вам вообще не понадобится новый специальный файл.

Например, вы можете открыть прямое соединение с любым USB-устройством, используяlibusb(Список привязок на странице) и затем взаимодействовать с другими программами через какой-либо другой механизм (сокеты TCP/UDP, чтение/запись stdin/stdout или обычных файлов на диске и т. д.).

Answer