如何创建“ / dev” Linux文件？

Linux中有一些特殊文件不是真正的文件。

其中最著名，最清晰的示例在dev文件夹“文件”中，例如：

• /dev/null -忽略您写入文件的任何内容
• /dev/random -输出随机数据而不是文件内容
• /dev/tcp -通过网络将您写入的所有数据发送到此文件

首先，这些实际上是某种形式的脚本或二进制文件的“文件”的名称是什么？

第二，它们是如何创建的？这些文件是在内核级别内置到系统中的，还是有办法自己创建“魔术文件”（/dev/rickroll）？

/dev/zero是“特殊文件”（特别是“设备节点”）的示例。通常，这些是由发行版安装过程创建的，但是如果需要，您可以完全自己创建它们。

如果你问ls有关/dev/zero：

# ls -l /dev/zero
crw-rw-rw- 1 root root 1, 5  Nov 5 09:34 /dev/zero

开头的“ c”告诉您这是“字符设备”；另一种类型是“块设备”（由ls“ b” 打印）。大致来说，诸如硬盘之类的随机访问设备往往是块设备，而诸如磁带驱动器或声卡之类的顺序访问设备往往是字符设备。

“ 1，5”部分是“主要设备号”和“次要设备号”。

有了这些信息，我们可以使用mknod命令创建自己的设备节点：

# mknod foobar c 1 5

这将创建一个名为的新文件foobar，在当前文件夹，这不正是同样的事情/dev/zero。（当然，您可以根据需要设置不同的权限。）此“文件”真正包含的只是上述三个项目-设备类型，主号码，副号码。您可以ls用来查找其他设备的代码并重新创建它们。当您感到无聊时，只需使用rm即可删除刚创建的设备节点。

基本上，主要数字告诉Linux内核与哪个设备驱动程序对话，次要数字告诉设备驱动程序您在谈论哪个设备。（例如，您可能有一个SATA控制器，但是可能插入了多个硬盘。）

如果您想发明可以做新事情的新设备……那么，您需要编辑Linux内核的源代码并编译自己的自定义内核。所以我们不要那样做！:-)但是，您可以添加设备文件来复制您已经可以的设备文件。像udev这样的自动化系统基本上只是在监视设备事件并自动为您呼叫mknod/ rm。没有什么比这更神奇的了。

还有其他特殊文件：

• Linux认为目录是一种特殊的文件。（通常，您不能直接打开目录，但是如果可以，您会发现它是一个普通文件，其中包含特殊格式的数据，并告诉内核在哪里可以找到该目录中的所有文件。）

• 符号链接是一个特殊文件。（但不是硬链接。）您可以使用ln -s命令创建符号链接。（查找手册页。）

• 还有一个叫做“命名管道”或“ FIFO”的东西（先进先出队列）。您可以使用创建一个mkfifo。FIFO是一个不可思议的文件，可以同时通过两个程序打开一个文件-一个读，一个写。发生这种情况时，它就像普通的外壳管道一样工作。但是您可以分别启动每个程序...

无论如何都不是“特殊”的文件称为“常规文件”。您偶尔会在Unix文档中看到对此的提及。那是什么意思；不是设备节点，符号链接或其他任何文件的文件。只是普通的日常文件，没有神奇的属性。

大多数/dev条目是块设备索引节点或字符设备索引节点。维基百科上有很多细节，我不再赘述。

但是/dev/tcp，您的问题中提到的内容无法通过任何现有答案来解释。/dev/tcp并且/dev/udp与大多数其他/dev条目不同。的块和字符设备由内核中实现，但/dev/tcp和/dev/udp在用户模式中实现的。

bash外壳是具有的一个实现一个节目/dev/tcp和/dev/udp（来自复制ksh93）。当您尝试使用bash重定向操作符在它们下面打开路径时，它将不会执行普通的open系统调用。相反，bash将创建一个TCP套接字并将其连接到指定的端口。

这是在用户模式下实现的，并且仅在某些程序中实现，如以下示例所示，该示例演示了让bash与cat尝试打开之间的区别/dev/tcp/::1/22

$ cat /dev/tcp/::1/22
cat: /dev/tcp/::1/22: No such file or directory
$ cat < /dev/tcp/::1/22
SSH-2.0-OpenSSH_6.6.1p1 Ubuntu-2ubuntu2.3

与的区别ksh93在于，bash仅将使用重定向操作符进行这些TCP连接，而不会在其他可能打开诸如source或.内置文件之类的位置进行TCP连接。

除了在其他答案中解释的设备节点（由mknod（2）创建或由一些devfs提供）之外，Linux还具有由特殊虚拟文件系统提供的其他“神奇”文件，尤其是在/proc/（请参阅proc（5），阅读有关procfs）和in /sys/（了解sysfs）。

这些伪文件（例如，在stat（2）中显示为普通文件，而不是作为设备显示）是内核提供的虚拟视图。特别是，从/proc/（例如cat /proc/$$/maps，通过或通过程序中的open（2） -ing /proc/self/status进行读取）通常不涉及磁盘或网络中的任何物理I / O，因此速度非常快。

要在其中创建一些其他伪文件，/proc/通常应编写自己的内核模块并加载它（请参见this）。

它们被称为设备节点，mknod并由或自动创建udev。它们通常是文件或类似字符的接口，用于在内核中具有驱动程序的字符或块设备-例如，磁盘是块设备，tty和串行端口等是字符设备。

也有其他“特殊”文件类型，包括命名管道，fifos和套接字。

正如其他用户已经详细解释的那样，特殊文件需要代码来备份它们。但是，似乎没有人提到Linux提供了几种在用户空间中编写该代码的方法：

A. FUSE（USErspace中的文件系统）使您可以编写类似的代码/proc而不会导致内核崩溃的风险，并可以使用您选择的语言/运行时来执行，例如Go，Node.js，Perl，PHP，Python， Ruby，Rust，等。

它还具有以下优点：可以挂载FUSE文件系统，sudo因为它们在用户执行挂载时便运行。

以下是人们使用FUSE编写的一些示例：

• mp3fs（将FLAC文件作为MP3文件查看，当您将其复制/单击并拖动到MP3播放器时，即可即时创建它们）
• PyTagsFS（在由元数据标记构建的虚拟文件夹树中查看媒体）
• 保险丝-zip（作为文件夹安装Zip文件）
• FuseISO（没有root权限的Mount ISO）
• iFUSE（安装iDevices）
• FuseDAV（WebDAV安装共享）
• fuse-exfat（安装exFAT格式的文件系统）
• NTFS-3G（在 Linux的NTFS驱动程序）

B.如果要创建虚拟输入设备，如键盘，鼠标，操纵杆等（例如，为要使用的USB设备编写用户空间驱动程序libusb），则有uinput。

很难找到它的绑定，但是我知道它们存在于Go（仅键盘），Python和Ruby （2）中。

实际使用uinput的示例包括：

• G15Daemon（用于Logitech G15游戏键盘上的LCD和游戏键的Linux驱动程序）
• ds4drv（Sony DualShock 4控制器驱动程序）
• xboxdrv（替代XBox 360控制器驱动程序和Linux，与x360ce等效，因此设计不良的游戏，如Runner2：《节奏外星人的未来传奇》可能会认为它们在与真正的XBox控制器进行对话时会说话）
• 在最终编写内核Wiimote驱动程序之前，需要使用旧的Wiimote驱动程序（例如cwiid），以便默认情况下将提供支持。

C.对于通用字符设备，有CUSE（USErspace中的字符设备）。虽然它不那么受欢迎。

在CUSE API的是我个人所知道的唯一用户是促使其创作的同一程序：osspd，它实现/dev/dsp，/dev/adsp和/dev/mixer（OSS的音频API）在用户空间，使他们能够通过的PulseAudio或DMIX路由。

我唯一能找到的CUSE绑定是cusepy，自2010年以来就没有更新。

D.您可能根本不需要新的特殊文件。

例如，您可以使用libusb（页面上的绑定列表）打开与任何USB设备的原始通信，然后通过其他某种机制（TCP / UDP套接字，读取/写入stdin / stdout或磁盘上的常规文件）与其他程序进行通信等）。

《Linux设备驱动程序》一书（强烈推荐）对此进行了详细说明，甚至还创建了一个内核模块作为示例，但总而言之，每个设备驱动程序都有特定的功能，这些功能在打开，关闭文件时被调用。 ，读取，写入等。“特殊”文件只是在这些功能内做一些特殊的事情，而不是访问磁盘上的存储硬件。

例如，write函数/dev/null只执行任何操作，而忽略字节。读取函数用于/dev/random返回随机数。

mount -t devtmpfs

有趣的是，在现代系统中，/dev通常是文件系统类型，可以在所需的任何位置挂载。Ubuntu 16.04：

mkdir d
sudo mount -t devtmpfs none d
head -c 10 d/random
sudo umount d

该功能由启用CONFIG_DEVTMPFS=y，并允许内核本身根据需要创建和销毁设备文件。

CONFIG_DEVTMPFS_MOUNT=y

此选项使内核在上自动挂载devtmpfs /dev。

drivers/base/Kconfig 文件：

config DEVTMPFS_MOUNT
    bool "Automount devtmpfs at /dev, after the kernel mounted the rootfs"
    depends on DEVTMPFS
    help
      This will instruct the kernel to automatically mount the
      devtmpfs filesystem at /dev, directly after the kernel has
      mounted the root filesystem. The behavior can be overridden
      with the commandline parameter: devtmpfs.mount=0|1.
      This option does not affect initramfs based booting, here
      the devtmpfs filesystem always needs to be mounted manually
      after the rootfs is mounted.
      With this option enabled, it allows to bring up a system in
      rescue mode with init=/bin/sh, even when the /dev directory
      on the rootfs is completely empty.

file_operations

最后，您应该创建自己的字符设备内核模块，以查看发生了什么。

这是一个最小的可运行示例：了解字符设备（或字符特殊）文件

最重要的步骤是设置file_operations结构，例如：

static const struct file_operations fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .read = read,
    .open = open,
};

static int myinit(void)
{
    major = register_chrdev(0, NAME, &fops);
    return 0;
}

其中包含为每个与文件相关的系统调用而调用的函数指针。

很明显，您可以覆盖那些与文件相关的系统调用以执行所需的任何操作，因此内核就是这样实现设备的/dev/zero。

/dev自动创建条目，无需mknod

最后一个谜是内核如何自动创建/dev条目。

可以通过制作一个自己执行的内核模块来观察该机制，如下所示：https : //stackoverflow.com/questions/5970595/how-to-create-a-device-node-from-the-init-module- linux-kernel-module / 45531867＃45531867代码，然后进行device_create通话。