Система Linux применяет ту же схему файлов устройств, какая используется в других вариантах системы Unix. Файлы устройств расположены в каталоге /dev, и при запуске команды ls /dev обнаружится достаточное количество файлов в этом каталоге. При работе с устройствами для начала попробуйте такую команду:
$ echo blah blah > /dev/null
Как и положено любой команде с перенаправлением вывода, данная команда отправляет нечто из стандартного вывода в файл. Однако файл /dev/null является устройством, и ядро решает, что делать с данными, записываемыми в это устройство. В случае с /dev/null ядро просто игнорирует ввод и не использует данные.
Чтобы идентифицировать устройство и просмотреть его права доступа, применяйте команду ls -class="underline"
Пример 3.1. Файлы устройств
$ ls -l
brw-rw—— 1 root disk 8, 1 Sep 6 08:37 sda1
crw-rw-rw- 1 root root 1, 3 Sep 6 08:37 null
prw-r—r— 1 root root 0 Mar 3 19:17 fdata
srw-rw-rw- 1 root root 0 Dec 18 07:43 log
Обратите внимание на первый символ в каждой строке (первый символ режима файла) в примере 3.1. Если это символ b, c, p или s, такой файл является устройством. Эти буквы обозначают соответственно блочное устройство, символьное устройство, канал и сокет, что подробно объяснено ниже.
• Блочное устройство. Программы получают доступ к данным на блочном устройстве в виде фиксированных порций. В приведенном примере sda1 является дисковым устройством — одним из типов блочных устройств. Диски можно легко разделить на блоки данных. Поскольку общий объем блочного устройства фиксирован и легко поддается индексации, процессы с помощью ядра получают случайный доступ к любому блоку устройства.
• Символьное устройство. Символьные устройства работают с потоками данных. Вы можете лишь считывать символы с таких устройств или записывать символы на них, как было показано в примере с /dev/null. Символьные устройства не обладают размером. Когда выполняется чтение или запись, ядро обычно осуществляет операцию чтения или записи на устройство. Принтеры, напрямую подключенные к компьютеру, представлены символьными устройствами. Важно отметить следующее: при взаимодействии с символьным устройством ядро не может выполнить откат данных и повторную их проверку после того, как данные переданы устройству или процессу.
• Канал. Именованные каналы подобны символьным устройствам, но у них на другом конце потока ввода-вывода располагается другой процесс, а не драйвер ядра.
• Сокет. Сокеты являются специализированными интерфейсами, которые часто используются для взаимодействия между процессами. Часто они располагаются вне каталога /dev. Файлы сокетов представляют сокеты домена Unix (о них вы узнаете из главы 10).
Числа перед датами в первых двух строках примера 3.1 являются старшим и младшим номерами устройств, помогая ядру при идентификации устройств. Сходные устройства, как правило, снабжены одинаковым старшим номером, например sda3 и sdb1 (оба являются разделами жесткого диска).
примечание
Не все устройства обладают файлами устройств, поскольку интерфейсы ввода-вывода для блочных и символьных устройств подходят не для всех случаев. Например, у сетевых интерфейсов нет файлов устройств. Теоретически возможно взаимодействие с сетевым интерфейсом с помощью одного символьного устройства, но, поскольку это оказалось бы исключительно сложным, ядро использует другие интерфейсы ввода-вывода.
3.2. Путь устройств sysfs
Традиционный каталог /dev в системе Unix является удобным способом, с помощью которого пользовательские процессы могут обращаться к устройствам, поддерживаемым ядром, а также предоставлять интерфейс для них. Однако такая схема также и слишком упрощена. Название устройства в каталоге /dev даст вам некоторую информацию об устройстве, но далеко не всю. Кроме того, ядро назначает устройства в порядке их обнаружения, поэтому они могут получать различные имена после перезагрузки.
Чтобы обеспечить унифицированный обзор присоединенных устройств, взяв за основу их действительные аппаратные характеристики, ядро системы Linux предлагает интерфейс sysfs для обозначения файлов и каталогов. Основным путем для устройств является /sys/devices. Например, жесткий диск SATA в файле /dev/sda мог бы получить следующий путь в интерфейсе sysfs:
/sys/devices/pci0000:00/0000:00:1f.2/host0/target0:0:0/0:0:0:0/block/sda
Как видите, такой путь достаточно длинный по сравнению с именем файла /dev/sda, который является также каталогом. Однако в действительности нельзя сравнивать эти пути, поскольку у них разное назначение. Файл /dev расположен здесь для того, чтобы пользовательский процесс мог применять устройство, в то время как путь /sys/devices использован для просмотра информации об устройстве и для управления им. Если вы составите список содержимого пути устройств, подобного приведенному выше, вы увидите что-либо подобное.
alignment_offset
discard_alignment
holders
removable
size
uevent
bdi
events
inflight
ro
slaves
capability
events_async
power
sda1
stat
dev
events_poll_msecs
queue
sda2
subsystem
device
ext_range
range
sda5
trace
Названия файлов и подкаталогов предназначены в первую очередь для чтения программами, а не людьми, однако вы сможете понять, что они содержат и представляют, посмотрев какой-либо пример, скажем файл /dev. После запуска в этом каталоге команды cat dev отобразятся числа 8:0, которые являются старшим и младшим номерами устройств в файле /dev/sda.
В каталоге /sys есть несколько ярлыков. Например, ярлык /sys/block должен содержать все доступные в системе блочные устройства. Однако это всего лишь символические ссылки. Запустите команду ls -l /sys/block, чтобы выяснить их настоящие sysfs-пути.
Могут возникнуть затруднения при отыскании sysfs-пути устройства в каталоге /dev. Используйте команду udevadm, чтобы показать путь и другие атрибуты:
$ udevadm info —query=all —name=/dev/sda
примечание
Команда udevadm расположена в каталоге /sbin; можно указать этот каталог в самом конце командного пути, если его там еще нет.
Подробности о команде udevadm и описание системы udev вы найдете в разделе 3.5.
3.3. Команда dd и устройства
Команда dd чрезвычайно полезна при работе с блочными и символьными устройствами. Единственная функция этой команды заключается в чтении из входного файла или потока и запись в выходной файл или поток, при этом попутно может происходить некоторое преобразование кодировки.
Команда dd копирует данные в блоках фиксированного размера. Пример использования команды dd с некоторыми распространенными параметрами для символического устройства:
$ dd if=/dev/zero of=new_file bs=1024 count=1
Как видите, формат параметров команды dd отличается от формата большинства других команд системы Unix. Он основан на старом стиле JCL (Job Control Language, язык управления заданиями), применявшемся в компании IBM. Вместо использования дефиса (-) перед параметром вы указываете название параметра, а затем после символа равенства (=) задаете его значение. В приведенном выше примере происходит копирование одного блока размером 1024 байта из потока /dev/zero (непрерывный поток нулевых байтов) в файл new_file.
Приведем важные параметры команды dd.
• if=file. Входной файл. По умолчанию применяется стандартный ввод.