装置文件系统

装置文件在类Unix系统中是一个装置驱动程式的界面，并如常规文件一样出现在文件系统中。

在微软的MS-DOS、OS-2和Windows等操作系统中也有专门的装置文件。它们允许应用程式使用装置驱动程式，通过标准输入输出系统调用与驱动程式交互，从而简化了许多任务，也带来了与装置特性、功能无关的用户级I/O。

装置文件通常为周边装置提供简单的接口，如打印机。它也可访问这些装置的特定资源，如硬盘分区。它还可以访问没有连接到任何真实装置的系统资源，如数据接受器和随机数生成器。

在类Unix操作系统中包含两类装置节点，分别为字符文件与块文件。它们的区别是操作系统和硬件如何向它们读写数据。它们合称为装置特定文件，与之对应的是命名管道，它既不连接到任何装置，也不是一个文件。

MS-DOS的装置文件借鉴了Unix的特殊文件的概念。MS-DOS的早期版本并不支持文件目录层次，装置文件的文件名被设定为保留字以区分普通文件，新文件或新目录不能够使用这些装置文件的文件名。

在支持chroot进程独立的Unix系统（例如Solaris Containers）中，每个chroot环境中常规情况下都需要一个独立的/dev,它们的挂载点在主机的文件系统中各种地方显示。通过限制装置节点只能放入/dev内的chroot实例中，chroot环境可以强制实行硬件隔离（比Unix的文件系统权限还要严格的一种访问控制，可以禁止特定应用程式访问或命名硬件）。

MS-DOS通过开放装置文件的形式保证了装置包含性，应用程式尝试访问正在被使用的装置时会无法访问装置节点。Unix与Linux在并发控制上采取了多种装置驱动程式的原理。

实现

本质上讲，装置节点对应于操作系统分配的资源。Unix通过存放于节点结构中的主装置号和从装置号来识别这些资源。在各种操作系统和系统平台上，这些数都是被唯一分配的。通常，主数用于指定驱动程式，而次数用于指定驱动程式控制的某一特定装置（驱动程式可能控制多个装置），在这种情况下，系统可能把次数作为参数传给驱动程式。

电脑就像对待普通文件那样，用标准系统调用访问装置节点。根据硬件的接口类型和操作系统处理输入输出的方式，装置文件可以分成两类。

装置

字符装置

字符装置是指每次与系统传输1个字符的装置。这些装置节点通常为传真、虚拟终端和串口调制解调器之类装置提供流通信服务，它通常不支持随机存取数据。

字符装置在实现时，大多不使用缓存器。系统直接从装置读取／写入每一个字符。

块装置

块装置是指与系统间用块的方式移动数据的装置。这些装置节点通常代表可寻址装置，如硬盘、CD-ROM和内存区域。

块装置通常支持随机存取和寻址，并使用缓存器。操作系统为输入输出分配了缓存以存储一块数据。当程序向装置发送了读取或者写入数据的请求时，系统把数据中的每一个字符存储在适当的缓存中。当缓存被填满时，会采取适当的操作（把数据传走），而后系统清空缓存。

伪装置

在类Unix操作系统中，装置节点并不一定要对应物理装置。没有这种对应关系的装置是伪装置。操作系统运用了它们提供的多种功能。部分经常使用到的伪装置包括：

/dev/null

接受并丢弃所有输入；即不产生任何输出。

/dev/full

永远在被填满状态的装置。

/dev/loop

Loop装置

/dev/zero

产生连续的NUL字符的流(数值为0)。

/dev/random

产生一个虚假随机的任意长度字符流。(Blocking)

/dev/urandom

产生一个虚假随机的任意长度字符流。(Non-Blocking)

创建节点

节点是由mknod系统调用创建的。在命令行中，有同名的程序来创建节点。rename和unlink系统调用可以用于移动和删除节点，相应的命令是mv和rm。在使用cp命令时加上-R或-a参数，可以创建一个与原装置节点具有同样属性的节点。

命名约定

在基于Linux的系统中，装置节点一般在/dev下，通常使用如下的前缀：

• fb：frame缓冲
• fd：软碟
• hd：IDE硬盘或光驱
• lp：打印机
• par：并口
• pt：伪终端
• s：SCSI装置
  • scd：SCSI音频光驱
  • sd：SCSI硬盘
  • sg：SCSI通用装置
  • sr：SCSI数据光驱
  • st：SCSI磁带
• tty：终端
  • ttyS：串口

大部分装置的前缀名后面跟随一个数字，它唯一指定某一装置。硬盘驱动器的前缀名后面跟随一个字母和一个数字，字母用于指明装置，而数字用于指明分区。因此，/dev/sda3指定了硬盘上的一个分区，/dev/pts/14指定了一个网络终端会话。

一些Linux发行版用SCSI层来定义非IDE硬盘的硬盘装置，例如SATA硬盘、USB磁碟等，因此虽然一块硬盘可能并不是SCSI硬盘，但仍可以通过sd装置访问它。