C++学习笔记22：设备

设备类型

设备文件的性质

• 设备文件不是普通的磁盘文件
• 读写设备的数据需要与相应的设备驱动器通信

设备文件的类型

• 字符设备：读写串行数据字节流，如串口、终端等
• 块设备：随机读写固定尺寸数据块，如磁盘设备

说明

• 磁盘挂载到文件系统后，使用文件和目录模式操作
• 程序一般不使用块设备，内核实现文件系统时使用块设备操作文件

设备号

大设备号（major device number）

• 指定设备对应哪个设备驱动器
• 对应关系由内核确定

小设备号（minor device number）

• 区分由设备驱动器控制的单个设备或者设备的某个组件

实例

• 3号主设备为IDE控制器，IDE控制器可以连接多个设备（磁盘，磁带，CD-DVD控制器等）
• 主设备的小设备号为0，而从设备的小设备号为64
• 主设备单独分区的小设备号从0到63，从设备单独分区的小设备号从64开始

设备项

设备项：与文件类似

• 可以使用mv,rm命令移动或者删除
• 如果设备支持读写，cp命令可以从（向）设备读取（写入）数据

mknod系统调用：创建设备项（文件系统结点）

设备项仅仅是与设备通信的门户，在文件系统中创建设备项并不意味着设备可用

只有超级用户才可以创建设备项

设备目录

操作系统已知的设备目录：/dev

实例：

硬盘hda为块设备

硬盘有一个分区hda1

硬件设备:

注意:不同的操作系统有所不同；

设备描述	设备名称	大设备号	小设备号
第一软驱	/dev/fd0	2	0
第二软驱	/dev/fd1	2	1
主IDE控制器，主设备	/dev/hda	3	0
主IDE控制器，主设备，第一分区	/dev/hda1	3	1
主IDE控制器，从设备	/dev/hdb	3	64
主IDE控制器，从设备，第一分区	/dev/hdb1	3	65
次IDE控制器，主设备	/dev/hdc	22	0
次IDE控制器，主设备	/dev/hdd	22	64
第一SCSI设备	/dev/sda	8	0
第一SCSI设备，第一分区	/dev/sda1	8	1
第一SCSI设备，CD-ROM驱动器	/dev/scd0	11	0
第二SCSI设备，CD-ROM驱动器	/dev/scd1	11	1
串口0	/dev/lp0或/dev/par0	6	0
串口1	/dev/lp1或/dev/par1	6	1
第一串口	/dev/ttyS0	4	64
第二出口	/dev/ttyS1	4	65
IDE磁带设备	/dev/ht0	37	0
第一SCSI磁带设备	/dev/st0	9	0
第二SCSI磁带设备	/dev/st1	9	1
系统控制台	/dev/console	5	1
第一虚拟终端设备	/dev/tty1	4	1
第二虚拟终端设备	/dev/tty2	4	2
进程当前终端设备	/dev/tty	5	0
声卡	/dev/audio	14	5

特殊设备：

/dev/null :哑设备

• 任何写入哑设备的数据都会被抛弃
• 从哑设备中读取不到任何的数据，例如 cp /dev/null empty-file 命令将创建 一个长度为0的空文件

/dev/zero:零设备

行为类似文件，长度无限，但内容全为0

/dev/full:满设备

• 行为类似文件，没有空闲的空间存储任何的数据
• 对满设备的写入总是失败，并将errno设为ENOSPC

随机数设备

/dev/random和/dev/urandom:随机数设备

C语言的rand()函数生成伪随机数

随机数的设备原理

• 人的行为无法预测，因而是随机的
• Linux内核测量用户的输入活动，如键盘或鼠标操作的时间延时作为随机数

两者的不同

• /dev/random:在用户没有输入的操作时，阻塞随机数读取进程（没有数据可以读取）
• /dev/urandom:永不阻塞，在用户没有输入的操作时，生成伪随机数代替

设备访问与控制

设备访问

像文件一样操作设备

实例：

向并口设备发送数据

int fd = open("/dev/lp0", O_WRONLY);

write(fd,buffer,buffer_length);

close(fd);

控制硬件设备的函数：ioctl()

• 第一个参数为文件描述符，指定想要控制的设备
• 第二个参数为控制命令码，指定想要实施的操作

#include <fcntl.h>
#include <linux/cdrom.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd = open(argv[1], O_RDONLY);//打开参数所表示的设备
    ioctl(fd, CDROMEJECT);//弹出CD-ROM
    close(fd);
    return 0;
}