裝置檔案系統

裝置檔案在類Unix系統中是一個裝置驅動程式的介面，並如常規檔案一樣出現在檔案系統中。

在微軟的MS-DOS、OS-2和Windows等作業系統中也有專門的裝置檔案。它們允許應用程式使用裝置驅動程式，通過標準輸入輸出系統呼叫與驅動程式互動，從而簡化了許多工，也帶來了與裝置特性、功能無關的使用者級I/O。

裝置檔案通常為周邊裝置提供簡單的介面，如印表機。它也可訪問這些裝置的特定資源，如硬碟分割區。它還可以訪問沒有連接到任何真實裝置的系統資源，如資料接受器和亂數生成器。

在類Unix作業系統中包含兩類裝置節點，分別為字元檔案與塊檔案。它們的區別是作業系統和硬體如何向它們讀寫資料。它們合稱為裝置特定檔案，與之對應的是命名管道，它既不連接到任何裝置，也不是一個檔案。

MS-DOS的裝置檔案借鑑了Unix的特殊檔案的概念。MS-DOS的早期版本並不支援檔案目錄層次，裝置檔案的檔名被設定為保留字以區分普通檔案，新檔案或新目錄不能夠使用這些裝置檔案的檔名。

在支援chroot行程獨立的Unix系統（例如Solaris Containers）中，每個chroot環境中常規情況下都需要一個獨立的/dev,它們的掛載點在主機的檔案系統中各種地方顯示。通過限制裝置節點只能放入/dev內的chroot實例中，chroot環境可以強制實行硬體隔離（比Unix的檔案系統權限還要嚴格的一種訪問控制，可以禁止特定應用程式訪問或命名硬體）。

MS-DOS通過開放裝置檔案的形式保證了裝置包含性，應用程式嘗試訪問正在被使用的裝置時會無法訪問裝置節點。Unix與Linux在並行控制上採取了多種裝置驅動程式的原理。

實現

本質上講，裝置節點對應於作業系統分配的資源。Unix通過存放於節點結構中的主裝置號和從裝置號來辨識這些資源。在各種作業系統和系統平台上，這些數都是被唯一分配的。通常，主數用於指定驅動程式，而次數用於指定驅動程式控制的某一特定裝置（驅動程式可能控制多個裝置），在這種情況下，系統可能把次數作為參數傳給驅動程式。

電腦就像對待普通檔案那樣，用標準系統呼叫訪問裝置節點。根據硬體的介面類型和作業系統處理輸入輸出的方式，裝置檔案可以分成兩類。

裝置

字元裝置

字元裝置是指每次與系統傳輸1個字元的裝置。這些裝置節點通常為傳真、虛擬終端和序列埠數據機之類裝置提供流通訊服務，它通常不支援隨機存取資料。

字元裝置在實現時，大多不使用快取記憶體。系統直接從裝置讀取／寫入每一個字元。

塊裝置

塊裝置是指與系統間用塊的方式行動資料的裝置。這些裝置節點通常代表可定址裝置，如硬碟、CD-ROM和主記憶體區域。

塊裝置通常支援隨機存取和定址，並使用快取記憶體。作業系統為輸入輸出分配了快取以儲存一塊資料。當程式向裝置傳送了讀取或者寫入資料的請求時，系統把資料中的每一個字元儲存在適當的快取中。當快取被填滿時，會採取適當的操作（把資料傳走），而後系統清空快取。

偽裝置

在類Unix作業系統中，裝置節點並不一定要對應物理裝置。沒有這種對應關係的裝置是偽裝置。作業系統運用了它們提供的多種功能。部份經常使用到的偽裝置包括：

/dev/null

接受並丟棄所有輸入；即不產生任何輸出。

/dev/full

永遠在被填滿狀態的裝置。

/dev/loop

Loop裝置

/dev/zero

產生連續的NUL字元的串流(數值為0)。

/dev/random

產生一個虛假隨機的任意長度字元串流。(Blocking)

/dev/urandom

產生一個虛假隨機的任意長度字元串流。(Non-Blocking)

建立節點

節點是由mknod系統呼叫建立的。在命令列中，有同名的程式來建立節點。rename和unlink系統呼叫可以用於移動和刪除節點，相應的命令是mv和rm。在使用cp命令時加上-R或-a參數，可以建立一個與原裝置節點具有同樣屬性的節點。

命名約定

在基於Linux的系統中，裝置節點一般在/dev下，通常使用如下的字首：

• fb：frame緩衝
• fd：軟碟
• hd：IDE硬碟或光碟機
• lp：印表機
• par：並列埠
• pt：偽終端
• s：SCSI裝置
  • scd：SCSI音訊光碟機
  • sd：SCSI硬碟
  • sg：SCSI通用裝置
  • sr：SCSI資料光碟機
  • st：SCSI磁帶
• tty：終端
  • ttyS：序列埠

大部分裝置的字首名後面跟隨一個數字，它唯一指定某一裝置。硬碟機的字首名後面跟隨一個字母和一個數字，字母用於指明裝置，而數字用於指明分割區。因此，/dev/sda3指定了硬碟上的一個分割區，/dev/pts/14指定了一個網路終端對談。

一些Linux發行版用SCSI層來定義非IDE硬碟的硬碟裝置，例如SATA硬碟、USB磁碟等，因此雖然一塊硬碟可能並不是SCSI硬碟，但仍可以通過sd裝置訪問它。