Typy urządzeń, numery główne i podrzędne

W Linuxie identyfikacja urządzeń odbywa się poprzez typ urządzenia i parę numerów. Wyróżniamy dwa typy urządzeń:

• znakowe-mamy do nich dostęp sekwencyjny; konieczne jest stosowanie bufora; np. mysz, kary dźwiękowe, skanery, drukarki ...
• blokowe-mamy dostęp swobodny, tzn. możemy pisać (czytać) na dowolnym bloku; operacje są używane przy pomocy cache, przeźroczystego dla użytkownika; np. system plików

Do identyfikacji używane są ponadto dwa numery:

• główny numer urządzenia (ang. major number)-liczba z zakresu od 1 do 255 (0-Unnamed devices) identyfikująca numer urządzenia; zazwyczaj wszystkie urządzenia o tym samym numerze głównym i tym samym typie współdzielą ten sam zestaw operacji, ponieważ są obsługiwane przez ten sam sterownik urządzenia
• podrzędny numer urządzenia (ang. minor number)-liczba z zakresu od 0 do 250 dzięki, niemu identyfikujemy urządzenie wśród urządzeń o tym samym numerze głównym

Numery: główny i podrzędny składają sie na wewnętrzny numer urządzenia (16-bitowy typu k_dev, zdefiniowany jako short), który jest zapisany w strukturze i-węzła w polu i_dev. Makrodefinicje MAJOR i MINOR pobierają numer główny i podrzędny z 16-bitowego numeru, a makro MKDEV łączy je w jeden numer. Makra znajdują się w pliku include/linux/kdev_t.h.

#define MINORBITS	8 
#define MINORMASK	((1U << MINORBITS) - 1)
typedef unsigned short kdev\_t;
#define MAJOR(dev)	((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))
#define MINOR(dev)	((unsigned int) ((dev)\& MINORMASK))
#define NODEV		0
#define MKDEV(ma,mi)	(((ma) << MINORBITS) | (mi))

Podstawowym katalogiem dla plików urządzeń jest katalog /dev (ang. devices). Żeby się przekonać, że są to pliki specjalne, można wykonać polecenie: ls - l.

Tablica: Oto fragment wyniku tego polecenia (informacje pochodzą z: i-węzłów)

brw-rw----	1 rl181272	floppy	2	0	mar 24 2001	fd0
brw-rw----	1 root	disk	3	0	mar 24 2001	hda
crw-rw-rw-	1 root	tty	3	0	mar 24 2001	ttyp0
crw-------	1 root	root	10	7	mar 24 2001	amigamouse1

b, c oznaczają blokowe i znakowe urządzenia
2 ,3, 10 to numery główne
0, 7 to numery podrzędne

Lista przydzielonych numerów urzadzeń (głównego i podrzędnego), typy, oraz nazwy urządzeń można znaleźć w Documentation/devices.txt. Główne numery urządzeń można znaleźć też w include/linux/major.h.

Tablica: Przykładowe pliki urządzeń na podstawie pliku Documentation/dexices.txt:

Nazwa	Typ	major	minor	Opis
/dev/fd0	block	2	0	Dyskietka
/dev/hda	block	3	0	Pierwszy dysk IDE
/dev/hdb	block	3	64	Drugi dysk IDE
/dev/ttyp0	char	3	0	Terminal
/dev/console	char	5	1	Konsola
/dev/null	char	1	3	Czarna dziura

Patrząc na tabelę można zauważyć, że ten sam numer główny może być używany do identyfikacji zarówno urządzenia znakowego jak i blokowego.

Zazwyczaj pliki urządzenia są związane z pewnym urządzeniem sprzętowym. Niekiedy jednak plik specjalny może reprezentować fizyczne urządzenie logiczne. Na przykład /dev/null jest plikiem urządzenia odpowiadającym ,,czarnej dziurze''. Wszystkie zapisane do niego dane są niszczone, a plik zawsze wydaje się pusty.

Dla jądra nazwa pliku nie ma znaczenia. Jeżeli utworzymy plik urządzenia o nazwie /tmp/disk typu blokowego o głównym numerze 3 i podrzędnym 0, to będzie on równoważny urządzeniu /dev/hda (patrz tablica 1.1).