linux 设备管理
《Linux设备管理》PPT课件 (2)
• 适配器中的缓冲区所映射的内存地址范围
• DMA通道号
• 设备申请DMA使用的DMA通道号码
• 在安装设1备3 时，由系统为适配器分配这些资源，并保 证各个设备的资源彼此不相冲突。
第六章 Linux设备管理
• 设备管理概述 • 总线、桥、端口、接口 • 设备驱动 • Linux块设备管理
• 字符设备与块设备
• 字符设备：终端设备(显示器、键盘、鼠标等)、打印 机、串口设备
• 顺序访问
• 块设备3：磁盘、光盘、闪存
• 随即访问 • 块设备都是以“文件系统挂载”的方式进行访问
设备管理
• 设备管理目标
• 从资源的角度出发
• 要尽可能地提高设备的使用效率，提高I/O系统的性能；
• 从用户的角度出发
设备与系统的接口
• 外部物理设备无法直接与CPU相连接的，存在以下差 异
• 控制方式不同
• CPU是数字化命令，而设备需要物理信号来控制
• 传输方式不同
• CPU以字节为数据传输单位，设备可能以位或者块为单位
• 速度不匹配
• 设备的工作速度要比CPU慢许多
• 时序不一致
• 设备的定时控制电路，难以与CPU的时钟一致
• 字符设备 • 网络设备/时钟设备/终端设备
• 设备管理相1 关技术
• 中断 • DMA
设备分类 (1)
• 输入设备、输出设备
• 输入设备：键盘、鼠标 • 输出设备：显示器、打印机 • 输入/输出设备：磁盘、网络、串口设备
• 系统设备与外部设备
• 系统设备：系统时钟、系统扬声器、总线接口
• 系统设备的驱动由内核本身完成
• a processor communicates wit h its surrounding devices is through a series of electric al connections (line).
linux系统 设备管理常见命令
1.显示硬盘分区命令fdisk -l
• 在命令窗口中输入： root@localhost root]#fdisk –l • 命令窗口显示如下：
• 其中，/dev/sda表示虚拟的硬盘。 • 该硬盘有几个分区？
2.硬盘分区命令fdisk /dev/sda
• 注意：硬盘分区会破坏原有的数据，并且 不能恢复，因此分区前，要确认硬盘上数 据不再使用 • 在命令窗口中输入： root@localhost root]#fdisk /dev/sda 输入如下命令及相应的操作如下：
注意
• 建立文件系统和硬盘分区一样，都会破坏 原有的数据，并且不能恢复 • 因此建立文件系统前，要确认硬盘分区上 数据不再使用
6.4.3装载使用
• 建立文件系统后，就可以通过mount命令 装载使用了,步骤如下： 1.建立装载目录/mnt/mydisk 2.装载文件系统 3.进入装载目录，进行读、写操作 4.使用结束，卸载文件系统
6.4.1硬盘分区
• Linux使用多种存储介质比如硬盘、光盘、U盘等 来保存永久性数据。 • 硬盘通常用来保存大容量的永久性数据，比如用 来安装linux操作系统。和windows系统一样，使 用硬盘先要进行分区。 • 硬盘分区信息通常保存在硬盘的第一个扇区（即 第1面第0磁道第1扇区），即主引导记录 （MBR）。 • 计算机启动时，BIOS会从MBR中读入分区信息， 找到活动分区，从而运行、启动已经安装好的操 作系统。
• 输入如下命令及相应的操作如下：
• • • • • •
m——显示所有命令 p——显示硬盘分区情况 n——新建分区 d——删除硬盘分区 w——保存分区结果，退出分区操作 q——不保存分区结果，退出分区操作
1）m——显示所有命令
设备管理
若major=0,由系统自动分配一个主设备号给驱动程序 由系统自动分配一个主设备号给驱动程序 即为主设备号， 若major!=0，major即为主设备号，但主设备号不能与系统中其它主 ， 即为主设备号 设备号冲突。 设备号冲突。 使用注册函数可以变更设备名或驱动程序
chrdevs[major].name = name; chrdevs[major].fops = fops; return 0;
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设备管理
Linux的设备文件一般置于 的设备文件一般置于/dev目录下 目录下 的设备文件一般置于 设备文件名由两个部分组成，第一部分2~3个字符，表示设备的种 设备文件名由两个部分组成，第一部分 个字符， 个字符 类；第二部分通常是字母或数字，区分同种设备中的单个设备 第二部分通常是字母或数字，
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设备注销： 设备注销： 当设备需要撤销时，可以使用注销函数从设备注册表中删除。 当设备需要撤销时，可以使用注销函数从设备注册表中删除。
int unregister_chrdev(unsigned int major, const char * name)
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if (!chrdevs[major].fops || strcmp(chrdevs[major].name, name)) { return -EINVAL; } chrdevs[major].name = NULL; chrdevs[major].fops = NULL;
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引例
fd = open("/dev/v4l/video0",O_WRONLY) read(fd,buf,number);
问题： 问题： /dev/v4l/video0 ？？
read 从哪读？ 从哪读？
Linux服务器设备硬件管理与监控
Linux服务器设备硬件管理与监控Linux服务器作为一种广泛应用于企业和个人的操作系统，其稳定性和可靠性备受肯定。
在服务器的运行过程中，硬件设备的管理和监控是至关重要的，本文将探讨Linux服务器硬件管理与监控的相关知识。
一、硬件设备管理1. 设备驱动程序的安装与更新在Linux服务器中，硬件设备与操作系统的交互通过设备驱动程序完成。
为了确保设备的正常运行，我们需要安装和更新驱动程序。
通常情况下，操作系统会提供一些通用的驱动程序，但是为了获得更好的性能和兼容性，我们还可以从设备厂商或开发者官网下载并安装最新的驱动程序。
2. 硬件设备的识别和配置当我们插入新的硬件设备时，Linux服务器能够自动识别并配置设备。
通过命令行工具如`lspci`和`lsusb`，我们可以查看当前连接的设备信息，并根据需要进行进一步的配置和调整。
3. 硬件设备的扩展和替换在一些特殊情况下，我们可能需要对Linux服务器的硬件设备进行扩展或替换。
例如，添加新的硬盘扩大存储容量，更换磁盘阵列以提升数据安全性等。
在此过程中，我们需要注意兼容性和配置的调整，以确保新设备能够顺利工作。
二、硬件设备监控1. 硬件状态的监测Linux服务器提供了一些工具用于监测硬件设备的状态，如CPU温度、内存使用情况、硬盘健康状态等。
通过命令行工具如`lm_sensors`、`htop`和`smartctl`，我们可以实时监控硬件设备的状态，及时发现问题并采取相应措施。
2. 警报和日志管理为了更好地管理和监控服务器硬件设备，我们可以设置警报和日志记录。
通过配置邮件告警系统，当硬件设备发生异常时，管理员可以及时收到通知。
同时，通过日志记录硬件设备的历史状态和事件，我们可以进行故障分析和预测，为服务器的维护提供参考。
3. 远程监控和管理对于那些分布在不同地区或者不易访问的Linux服务器，远程监控和管理是非常重要的。
通过远程连接工具如SSH，管理员可以实时查看和管理服务器硬件设备，无需亲自到达服务器所在地。
linux操作系统5linux的设备管理与文件系统
⑵SPOOLing系统的组成
主要由3部分组成 :
●输入井和输出井
●输入缓冲区和输出缓冲区
输入
●输入进程SPi和输出进程SPo 设备
输出 设备
内存 输入进程SP1 输入进程SPn
输入缓冲区
输出缓冲区
磁盘 输入井
输出井
⑶SPOOLing技术的实例
4、磁盘存储器管理
磁盘存储器不仅容量大，存取速度快，而且可以实现随机存取， 是当前存放大量程序和数据的理想设备，故在现代计算机系统中，都 配置了磁盘存储器，并以它为主来存放文件。
5.6 小结
Linux系统对计算机的所有的外部设备进行统一的分配 和控制，对设备驱动、设备分配和共享等操作等进行统一 的管理。
Linux设备管理主要是从Linux设备的原理、设备的控 制方式和虚拟设备等方面来展开的；无论是哪个类型的设 备，Linux都把它统一当作文件来处理，只要安装了驱动 程序，任何用户都可以像使用文件一样来使用这些设备， 而不必知道它们的具体存在形式。Linux把外部设备当作 文件来处理，并根据数据交换的特性将外部设备分为三 类：字符设备、块设备和网络设备。
主要功能 ●提供和进程管理系统的接口 ●进行设备分配 ●实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作 ●进行缓冲管理 ●设备控制与驱动
3、设备控制器
为实现设备控制器的功能，大多数设备控制器都由以下三部分组成。
● 设备控制器与处理机的接口
CPU与控制器接口
●设备控制器与设备的接口
●I/O逻辑
数据线
数据寄存器
了脱机输入/输出技术。该技术是利用专门的外围控制机，将低速I/0 设备上的数据传送到高速磁盘上，或者相反。此时的外围操作与CPU 对数据的处理可以同时进行，我们把这种在联机情况下实现的同时外 围操作称为SPOOLing(Simultaneaus Periphemal Operating OnLine)，或称为假脱机操作。
Linux存储在线管理FC磁盘设备管理uuid-wwid
所有位置 > Support Community > 中文支持论坛 > 综合讨论区 > 文档Cookie & Privacy PolicyFIND A COMMUNITY EXPLORE EVENTS 创建Login / Register 帮助 搜索上面这三种SCSI磁盘路径都不是永久不变，当服务器新增或者删除新的PCI设备时候，路径就会发生变化，有时候即使是服务器重启也可能导致路径变成发生变化。
为了保证应用程序使用的磁盘路径能够永久不变，有以下几种方法:1. WWID根据SCSI标准，每个SCSI磁盘都有一个WWID。
类似于网卡的MAC地址，要求是独一无二。
通过WWID标示SCSI磁盘就可以保证磁盘路径永久不变，Li nux系统上/dev/disk/by-id目录包含每个SCSI磁盘WWID访问路径。
实例：scsi-3600508b400105e210000900000490000 -> ../../sda提示：Linux自带的device-mapper-multipath工具就是通过WWID来探测SCSI磁盘路径，可以将同一设备多条路径合并，并在/dev/mapper/下面创建新的设备路径。
通过multipath –l可以看到WWID与磁盘路径、Host:Channel:Target:Lun与/dev/sd以及major:minor对应关系。
2. UUIDUUID是有文件系统在创建时候生成的，用来标记文件系统，类似WWID一样也是独一无二的。
因此使用UUID来标示SCSI磁盘，也能保证路径是永久不变的。
Linux上/dev/disk/by-uuid可以看到每个已经创建文件系统的磁盘设备以及与/dev/sd之间的映射关键。
注意：Linux自带的md和LVM工具也会在SCSI磁盘上面写入UUID信息。
3. UDEVUDEV是Linux提供的一种让用户对设备进行自定义命名的机制。
Linux命令行下的硬件信息查看和管理技巧
Linux命令行下的硬件信息查看和管理技巧一、概述在Linux操作系统中，通过命令行可以方便地查看和管理硬件信息。
本文将介绍几个常用的命令行工具，以及它们的用法和功能，帮助读者更好地了解和处理硬件相关的问题。
二、查看硬件信息1. lshw命令lshw是一个强大的硬件信息查看工具，可以显示计算机中各个组件的详细信息。
使用以下命令安装lshw：sudo apt-get install lshw安装完成后，运行lshw命令即可显示硬件信息：sudo lshw需要管理员权限才能运行以上命令。
2. lspci命令lspci命令可以列出计算机中所有PCI设备的信息，包括显卡、网卡、声卡等。
运行以下命令可以查看PCI设备列表：lspci如果需要更详细的信息，可以添加-v参数：lspci -v3. lsusb命令lsusb命令用于列出计算机中所有USB设备的信息。
运行以下命令可以查看USB设备列表：lsusb如果需要更详细的信息，可以添加-v参数：lsusb -v4. lscpu命令lscpu命令可以显示CPU相关的信息，包括型号、架构、核心数等。
运行以下命令可以查看CPU信息：lscpu5. df命令df命令用于显示磁盘空间使用情况。
运行以下命令可以查看磁盘空间信息：df -h-h参数可以将磁盘大小以人类可读的方式显示。
三、管理硬件设备1. ifconfig命令ifconfig命令用于配置和管理网络接口。
运行以下命令可以显示网络接口的信息：ifconfig如果需要更详细的信息，可以添加-a参数：ifconfig -a2. iwconfig命令iwconfig命令用于配置和管理无线网络接口。
运行以下命令可以显示无线网络接口的信息：iwconfig3. modprobe命令modprobe命令用于加载和卸载内核模块。
运行以下命令可以加载指定的内核模块：sudo modprobe module_name其中module_name为要加载的内核模块的名称。
Netbackup设备管理之Linux篇
Netbackup设备管理之Linux篇在备份软件的使用过程中，对于磁盘、磁带的管理一般会花费存储管理员很大比例的时间和精力。
因此，对于设备的管理的方便程度，是衡量一个备份软件好坏的重要的标准。
Netbackup作为业界最为知名的备份软件之一，能够为用户提供最为方便的设备管理操作。
现在，随着Redhat和SuSE以及oracle Linux的日益成熟，越来越多的用户选择使用Linux平台来部署其商用环境。
这就要求存储设备管理员能够在各种Linux平台的操作和使用各种硬件设备。
然而，虽然Netbackup在不同的操作系统上提供了统一的管理界面，但是由于操作系统的差异，使得系统管理员不得不自己配置新购置的磁盘阵列和磁带库，使得其能够被Netbackup识别和有效利用。
本文介绍的重点在Linux上面的设备管理，使得Netbackup可以能够正确的识别AIX操作系统上的磁盘阵列、机械手和磁带库等设备。
具体的Netbackup中如何使用已经识别的设备的内容，在各个操作系统是没有差异的，它们将会在后面的文章中予以介绍。
一，检查Netbackup软件的兼容性列表用户在配置设备时，第一需要注意的事情是检查该软件的兼容性列表，检查该软件是否支持用户当前正在使用的操作系统版本和磁盘、磁带等设备。
一般来说，使用主流的操作系统和应用广泛的设备，都不会有什么问题。
但是如果用户使用的是比较特殊的应用环境，那么就需要提前检查一下兼容性列表了，以免在使用过程中出现错误，一般来说这种错误都不容易诊断出来。
二，确认驱动程序已经安装：1，确认已在内核中安装或装入了 st （磁带）设备驱动程序。
此驱动程序允许使用 SCSI 磁带机：# lsmod |grep st2，确认已在内核中安装或装入了 sg （机械手）设备驱动程序。
此驱动程序允许向 SCSI 磁带机发出PASSTHRU 命令和控制机械手设备。
# lsmod |grep sg3，如果st磁带驱动程序或者sg机械手驱动程序不存在，那么需要手动加载它们：/sbin/modprobe st/sbin/modprobe sg（注意）自动加载的驱动程序可能在操作系统重新启动后无法自动加载，导致Netbackup无法识别并使用之前配置好的设备。
Linux设备管理（二）_从cdev_add说起
Linux设备管理（⼆）_从cdev_add说起我在⼀⽂中已经简单的介绍了字符设备驱动的基本的编程框架，这⾥我们来探讨⼀下Linux内核(以4.8.5内核为例)是怎么管理字符设备的，即当我们获得了设备号，分配了cdev结构，注册了驱动的操作⽅法集，最后进⾏cdev_add()的时候，究竟是将哪些内容告诉了内核，内核⼜是怎么管理我的cdev结构的，这就是本⽂要讨论的内容。
我们知道，Linux 内核对设备的管理是基于kobject的(参见)，这点从我们的cdev结构中就可以看出，所以，接下来，你将看到"fs/char_dev.c"中实现的操作字符设备的函数都是基于"lib/kobject.c"以及"drivers/base/map.c"中对kobject操作的函数。
好，现在我们从cdev_add()开始⼀层层的扒。
cdev_map对象//fs/char_dev.c27 static struct kobj_map *cdev_map;内核中关于字符设备的操作函数的实现放在"fs/char_dev.c"中，打开这个⽂件，⾸先注意到就是这个在内核中不常见的静态全局变量cdev_map(27)，我们知道，为了提⾼软件的内聚性，Linux内核在设计的时候尽量避免使⽤全局变量作为函数间数据传递的⽅式，⽽建议多使⽤形参列表，⽽这个结构体变量在这个⽂件中到处被使⽤，所以它应该是描述了系统中所有字符设备的某种信息，带着这样的想法，我们可以在"drivers/base/map.c"中找到kobj_map结构的定义://drivers/base/map.c19 struct kobj_map {20 struct probe {21 struct probe *next;22 dev_t dev;23 unsigned long range;24 struct module *owner;25 kobj_probe_t *get;26 int (*lock)(dev_t, void *);27 void *data;28 } *probes[255];29 struct mutex *lock;30 };从中可以看出，kobj_map的核⼼就是⼀个struct probe类型、⼤⼩为255的数组，⽽在这个probe结构中，第⼀个成员next(21)显然是将这些probe结构通过链表的形式连接起来，dev_t类型的成员dev显然是设备号，get(25)和lock(26)分别是两个函数接⼝，最后的重点来了，void作为C语⾔中的万⾦油类型，在这⾥就是我们cdev结构(通过后⾯的分析可以看出)，所以，这个cdev_map是⼀个struct kobj_map类型的指针，其中包含着⼀个struct probe*类型、⼤⼩为255的数组，数组的每个元素指向的⼀个probe结构封装了⼀个设备号和相应的设备对象(这⾥就是cdev)，下图中体现两种常见的对设备号和cdev管理的⽅式,其⼀是⼀个cdev对象对应这⼀个/多个设备号的情况, 在cdev_map中, ⼀个probes对象就对应⼀个主设备号，多个设备号对应⼀个cdev时，其实只是次设备号在变，主设备号还是⼀样的，所以是同⼀个probes对象；其⼆是当主设备号超过255时,会进⾏probe复⽤,此时probe->next就派上了⽤场,⽐如probe[200],可以表⽰设备号200,455...3895等所有对255取余是200的数字, 参见下⽂的kobj_map--58--。
计算机操作系统第九章
从信号发送到信号处理函数的执行完毕，一个完整的信号生命周期可由四个重要事件来刻画：
l 信号的诞生。指的是触发信号的事件发生，如检测到硬件异常、定时器超时及调用信号发送函数kill( )。
l 信号在进程中的注销。在目标进程执行过程中，会检测是否有信号等待处理。如果存在待处理信号且该信号没有被进程阻塞，则在运行相应的信号处理函数前，要把信号在进程中注销。
管道通信的实现方式是由内核通过共享数据页来完成的
无名管道的特点是： （1）管道是半双工的，数据只能向一个方向流动。管道只能用于父子进程或者兄弟进程之间(具有亲缘关系的进程)的通信。 （2）单独构成一种独立的文件系统。对于管道两端的进程而言，管道就是一个文件，但它不是普通的文件，它不属于某种文件系统，而是自立门户，单独构成一种文件系统，并只存在于内存中。 （3）数据的读出和写入在管道的两端进行，一个进程向管道的一端写入的内容被管道另一端的进程读出。 有名管道的特点是： 不同于管道之处在于它提供一个路径名与之关联。这样，即使不存在亲缘关系的进程，也可以使用访问路径，通过有名管道相互通信。
Linux系统的PCB包括很多参数，每个PCB约占1KB多的内存空间。用于表示PCB的task_struct结构简要描述如下：
struct task_struct { … unsigned short uid; int pid; int processor; … volatile long state; long priority; unsigned long rt_priority; long counter; unsigned long flags; unsigned long policy; … struct task_struct *next_task, *prev_task ; struct task_struct *next_run, *prev_run ; struct task_struct *p_opptr, *p_pptr, *p_cptr, *p_ysptr, *p_ptr ; … };
如何在Linux终端中进行硬件设备管理
如何在Linux终端中进行硬件设备管理Linux作为一种开源操作系统，被广泛应用于服务器和嵌入式设备。
在Linux终端中进行硬件设备的管理是一个重要且常见的任务，本文将介绍如何在Linux终端中进行硬件设备管理的方法和技巧。
一、识别硬件设备在Linux终端中进行硬件设备管理的第一步是识别硬件设备。
Linux 提供了一些命令和工具来帮助我们查找和识别已连接的设备。
1. lspci：此命令用于列出系统中的PCI总线设备。
在终端中输入lspci命令，将显示出已连接的PCI设备的详细信息，如设备名称、厂商信息等。
2. lsusb：如果你想了解USB设备的信息，可以使用lsusb命令。
运行lsusb命令后，将显示已连接的USB设备的详细信息。
3. lshw：lshw命令用于显示系统的详细硬件信息，包括处理器、内存、硬盘、网卡等。
通过运行lshw命令，可以获取关于所有硬件设备的详细信息。
二、管理硬件设备1. 驱动程序的安装和加载：Linux系统提供了大量的硬件设备驱动程序，用于支持不同类型的硬件设备。
在安装硬件设备之前，需要确保相应的驱动程序已经安装并加载。
在Linux中，驱动程序通常存储在以下位置：- /lib/modules/[kernel version]/：内核模块- /usr/lib/firmware/：硬件设备固件2. 设备文件的管理：在Linux中，每个硬件设备都被视为一个文件。
通过在终端操作这些设备文件，可以对硬件设备进行管理。
常见的设备文件包括：- /dev/sdX：磁盘设备- /dev/ttyX：串口设备- /dev/ttyUSBX：USB串口设备- /dev/videoX：摄像头设备通过对这些设备文件的读写操作，可以实现对硬件设备的控制和配置。
3. 设备驱动的管理：在Linux终端中，可以通过模块管理命令来管理设备驱动。
以下是一些常用的命令：- lsmod：显示已加载的内核模块列表。
- insmod：向内核加载指定的内核模块。
Linux操作系统设备管理
Linux操作系统
那么Linux又是通过什么样的方法来区分这些同种类 型设备呢？实际上 Linux是使用设备号来区分的。每一 个设备都有一个主设备号和子设备号。主设备号用来 确定使用什么样的驱动程序，子设备号是硬件驱动程 序用来区分不同的设备和判断如何进行处理。例如， 6 个终端都使用相同的设备驱动程序，那么它们的主设 备号都是一样的，但是每一个终端都有一个不同的子 设备号，可使操作系统惟一的确定它们。
Linux操作系统
Linux系统通过设备文件实现对设备和设备驱动程序的跟 踪。设备文件主要包括设备权限和设备类型的有关信 息，以及两个可供系统内核识别的惟一的设备号。系 统在很多情况下，可能有不止一个同种类型的设备， 因此Linux可以对所有的设备使用同种驱动程序，但是 操作系统又必须能够区分每一个设备。
Linux操作系统
使用软盘的步骤如下： (1) 以超级用户身份登录； (2) 创建一个安装点(如/mnt/floppy)来加载软盘； (3) 放入软盘； (4) 执行如下命令来加载软驱： [root@redflag /root]#mount –t vfat /dev/fd0 /mnt/floppy
Linux操作系统
通常，块设备用于对大批量数据的处理，而字符设备传 输数据则比较缓慢。例如，大多数模拟调制解调器是 字符设备，而 ISDN则属于块设备。在相同的时间里， 块设备可以比字符设备传输更多的数据。
Linux操作系统
有些设备在不同的情况下可分别为字符设备和块 设备，例如，一些磁带机就属于这种情况，也就是说 这样的主设备有两套设备驱动程序，用户可针对不同 的读写要求来选择设备驱动程序。对于大量、快速的 数据传送，最好选用块设备；对于某个文件检索或单 一目录的备份，字符设备则更为适合。另一种区分块 设备和字符设备的方法是看设备如何处理缓冲，字符 设备是靠自己实现缓冲，块设备通常以512字节或1024 字节(甚至更大)的组块进行通信，它们通过系统内核实 现缓冲。对用户来说，这种缓冲则更易察觉。
linux系统设备管理具体内容
linux系统设备管理具体内容Linux系统设备管理是指在Linux操作系统中对各种硬件设备进行管理和配置的过程。
Linux作为一种开源的操作系统，具有广泛的适应性和灵活性，可以运行在各种不同的硬件平台上。
设备管理是保证Linux系统正常运行和提供优质用户体验的重要一环，本文将从以下几个方面介绍Linux系统设备管理的具体内容。
一、设备驱动管理设备驱动是连接硬件设备和操作系统之间的桥梁，它负责将硬件设备的功能和特性转化为操作系统可以理解和控制的接口。
在Linux 系统中，设备驱动通常以内核模块的形式存在，可以动态加载和卸载。
设备驱动管理包括驱动的配置、安装、加载和卸载等操作，以及检测和解决驱动相关的问题。
二、设备文件管理在Linux系统中，每个设备都对应一个特定的设备文件，该文件在文件系统中的位置和命名规则由系统约定。
设备文件是用户和应用程序与设备进行交互的接口，通过读写设备文件可以对设备进行控制和访问。
设备文件管理包括设备文件的创建、删除、修改和权限设置等操作，以及设备文件的映射和链接。
三、设备节点管理设备节点是Linux系统中设备驱动和设备文件之间的中间层，它是设备驱动和设备文件的桥梁。
设备节点通过设备号来标识设备，每个设备节点都对应一个唯一的设备号。
设备节点管理包括设备节点的创建、删除和配置等操作，以及设备节点和设备文件之间的映射关系的管理。
四、设备配置管理设备配置是指对设备进行参数设置和功能配置的过程。
在Linux系统中，可以通过配置文件、命令行工具和图形界面工具等方式进行设备配置。
设备配置管理包括设备参数的读取、修改和保存等操作，以及设备功能的开启、关闭和调整等操作。
五、设备诊断和故障排除设备诊断和故障排除是在设备出现故障或异常情况时对设备进行检测和修复的过程。
在Linux系统中，可以通过日志文件、命令行工具和专业诊断工具等方式进行设备诊断和故障排除。
设备诊断和故障排除包括设备状态的监测、错误日志的分析和故障原因的查找等操作，以及设备驱动和设备文件的重新配置和修复等操作。
使用udev高效、动态地管理Linux设备文件
使用 ude v 高效、动态地管理 Linu x 设备文件概述：Li nux 用户常常会很难鉴别同一类型的设备名，比如eth0, eth1, sda, sdb等等。
通过观察这些设备的内核设备名称，用户通常能知道这些是什么类型的设备，但是不知道哪一个设备是他们想要的。
例如，在一个充斥着本地磁盘和光纤磁盘的设备名清单(/dev/sd*)中，用户无法找到一个序列号为“35000c50000a7e f67”的磁盘。
在这种情况下，udev就能动态地在/dev目录里产生自己想要的、标识性强的设备文件或者设备链接，以此帮助用户方便快捷地找到所需的设备文件。
udev简介什么是 ud ev?udev是 Lin ux2.6内核里的一个功能，它替代了原来的 de vfs，成为当前L inux默认的设备管理工具。
udev以守护进程的形式运行，通过侦听内核发出来的 uev ent 来管理/de v目录下的设备文件。
不像之前的设备管理工具，ude v 在用户空间(u ser s pace)运行，而不在内核空间 (ke rnelspace) 运行。
使用udev的好处：我们都知道，所有的设备在L inux里都是以设备文件的形式存在。
在早期的L inux版本中，/dev目录包含了所有可能出现的设备的设备文件。
很难想象 Li nux 用户如何在这些大量的设备文件中找到匹配条件的设备文件。
现在u dev 只为那些连接到Lin ux 操作系统的设备产生设备文件。
并且udev能通过定义一个 ud ev 规则 (rul e) 来产生匹配设备属性的设备文件，这些设备属性可以是内核设备名称、总线路径、厂商名称、型号、序列号或者磁盘大小等等。
Linux系统分析——devicedrivers
kfree_s()
设备号由主、次设备号拼接而成。
#define MAJOR(dev) ((dev)>>8) #define MINOR(dev) ((dev)&0xff)
辅助函数——设备的注册和注销
int register_chrdev(unsigned int major, const char *name,
ISA VESA EISA PCI
驱动程序基础——命名空间
并行设备：lp
软盘：fd SCSI盘：sd IDE硬盘：hda1, hda2, hdb等 网络设备：ethn, slipn, pppn等 在写驱动程序的时候，需要给函数名加 上选择的前缀来避免任何混淆。如： foo_read()，foo_write()等。
驱动程序基础——中断vs轮询
工作机制的区别
编程上的区别：
UNIX的系统调用：执行模式的改变 内核模式下的进程访问进程原来所在的用户空间的存 储：get_fs_*()和memcpy_fromfs()读用户空间， put_fs_*()和memcpy_tofs()写入用户空间内存。在进程 运行时调用，不需要考虑地址的问题。 在中断发生时，这些宏不能使用。因为它们可能覆盖 其他运行着的进程的随机空间。必须提供临时空间存 放信息。 对于块设备，由cache缓冲机制自动提供；字符设备需 要驱动程序分配。
ioctl()函数：处理ioctl调用。
结构：首先差错检查，然后用一个大的switch语句来处
理所有可能的ioct。
参数：
Struct inode *inode Struct file *file Unsigned int cmd ：ioctl命令。一般用于做case语句的 switch参数。 Unsigned int arg 这是此命令的参数，由用户定义。
基于Linux的外部设备管理模块分析
其看成一个抽象数据类型，它创建了一个用于
硬件设备的通用函数接口。通常驱动程序在操 作系统启动时进行初始化，同时向内核注册自 己的设备接口实现; 而在 Linux 中， 模块(module)机制实现了在装人模块时注册设备接口而 不必非在启动时注册。由于 Linux 可以在运行 的时候扩展内核代码，也就是在系统运行时动 态的加载模块，这样使得既可以控制内核不至
统调用驱动程序fo_openo函数。 除了file- operations f) 结构外， 全局数组 chrdevs口 在字符设备管理中处于核心地位， 其主
要功能是记录相关设备的名称及其对应的设备
<dev nam e>是文件名称、 <type>为。 表示 字符设备， 为b 表示块设备、 <major_number>
写只需要定义对本设备有意义的 接口 函数， 如 读或写， 然后用定义好的函数创建一个file-operations()结构的实例。我们可以通过一个构造
过程来做具体说明:假设类型为 fo 的传统设备 驱动程序 ，首先为其定义一个初始化函数
力下日 趋上风， 可见开源软件将是计算机软件 业发展的强有力的推动者. 目 前国内 对于Linux 的 研究也逐渐走向成熟， 越来越多的程序员 加 入到Linux 的相关编程工作中去，这为我国的
fo init0 ， 它在内 核启动时被调用;如果为字符设 备 ，通过修改 drivers/char/mem.c 文件 中的 chr- dev- init 0 函数， 如果为块设备则修改 drivem /block/l erw 61 文件中的blk- dev- init 0 l s e .c s 函数;fo- init0函数允许设备驱动程序在设备安 装时建立所需的数据结构， 同时向内 核注册设 备程序接口 一file- operations(}结构。 所以假设fo
Linux命令高级技巧使用mount命令挂载和卸载文件系统和设备
Linux命令高级技巧使用mount命令挂载和卸载文件系统和设备Linux命令高级技巧：使用mount命令挂载和卸载文件系统和设备Linux作为一种开源操作系统，具有广泛的适用性和可定制性。
它提供了丰富的命令行工具，使得用户可以以更高效和灵活的方式管理文件系统和设备。
其中，mount命令是一个重要的工具，用于挂载和卸载文件系统和设备。
本文将介绍Linux命令高级技巧，以及如何使用mount命令进行挂载和卸载。
一、什么是挂载和卸载在开始介绍mount命令之前，我们先来了解一下什么是挂载和卸载。
挂载，即将一个独立的文件系统附加到已有的目录树中。
通过挂载，文件系统中的文件和目录可以在特定的目录下访问和操作。
例如，将一个USB设备挂载到/mnt/usb目录下，就可以在该目录下访问USB设备中的文件。
卸载，即解除文件系统和目录的关联关系，使得文件系统可以安全地从系统中移除。
在卸载之前，需要确保文件系统中的所有文件已经关闭，并且没有进程正在使用该文件系统。
二、mount命令的基本用法mount命令有很多选项和参数，用于实现不同的挂载和卸载操作。
下面是mount命令的基本用法：```mount [-t 文件系统类型] [-o options] 设备名/源路径(必选) 目标路径(必选)```其中，“-t”选项用于指定文件系统类型，“-o”选项用于指定挂载选项。
1. 挂载文件系统要挂载一个文件系统，需要指定设备名或源路径以及目标路径。
设备名可以是硬盘分区、SD卡、U盘等。
下面是一个例子：```mount /dev/sdb1 /mnt/usb```上述命令将/dev/sdb1设备挂载到/mnt/usb目录下。
2. 指定文件系统类型有时候，在挂载文件系统时需要指定文件系统的类型。
例如，要挂载FAT32格式的U盘，可以使用以下命令：```mount -t vfat /dev/sdc1 /mnt/usb```上述命令中，“-t”选项后的“vfat”表示文件系统类型为FAT32。
《Linux设备管理》PPT课件
硬盘读写驱动过程
①将逻辑块号转换为物理块号； ②申请DMA； ③将物理块号转换为盘面号/柱面号/扇区号； ④移动磁头到指定柱面； ⑤向硬盘控制器发送读写命令。
CPU发出读写命令后不必等待，而继续执行其他进程。但传输结束后，硬盘控制器 向CPU发送中断信号，CPU响应后转入硬盘中断处理程序。
硬盘中断处理过程
有一个I/O请求队列。
（2）磁盘驱动程序
驱动程序控制设备具体实现进程的高级I/O请求包括打开 、关闭、读、写等。
• ①打开。硬盘在使用之前必须进行打开操作，其目的是在使用硬 盘之前进行必要的初始化——设置硬盘的工作参数。硬盘的工作 参数存放在主存中操作系统数据结构硬盘控制块中，它是驱动程 序对硬盘进行控制的依据。硬盘工作参数存放在硬盘的引导区中 ，因此要将引导区内容读到硬盘控制块中。
缓冲首部
设备号dev 块号blkno 状态flag
设备缓冲区队列前向指针b-forw
设备缓冲区队列后向指针b-back 空闲缓冲区队列前向指针Av-forw 空闲缓冲区队列后向指针Av-back
忙标志位BUSY：缓冲区当前是否忙 有效位AVE：缓冲区包含的数据是否有效 延迟写位DELWR：是否延迟写 写标志位WRITE：是否正在把缓冲区的内容写到磁盘上 读表示位READ：是否从磁盘往缓冲读取信息 等待位WAIT：是否有一个进程正在等待该缓冲区
空闲缓冲区队列（BUSY=0）
Av-forw Av-forw Av-back Av-back
……
Av-forw Av-back
设备缓 b-back
bv-forw bv-back
……
b-forw b-back
3、Linux磁盘缓冲区管理算法
①高速缓冲区的分配
操作系统设备管理练习及答案
操作系统设备管理练习及答案一、选择题1、在设备管理中，下列哪一项功能不是基本的设备管理功能？A.设备驱动程序B.设备分配C.缓冲区管理D.文件系统操作答案：D解释：设备管理主要负责物理设备的抽象表示和处理。
其中，设备驱动程序（A对）用于与物理设备进行通信；设备分配（B对）用于将设备分配给进程使用；缓冲区管理（C对）用于协调设备和内存之间的数据传输。
而文件系统操作（D错）属于文件系统的功能，不属于设备管理的范畴。
2、在Unix系统中，下列哪个命令用于显示系统中已经安装的设备驱动程序？A. lsdevB. lspciC. lsblkD. lshw答案：A解释：在Unix系统中，lsdev命令用于显示系统中已经安装的设备驱动程序。
lspci命令用于显示PCI设备的详细信息；lsblk命令用于显示块设备的信息；lshw命令用于显示硬件配置信息。
3、在设备管理中，下列哪种技术可以用于平衡设备和CPU的负载？A.轮转调度算法B.优先级调度算法C.多线程技术D.缓冲技术答案：C解释：多线程技术可以创建多个线程来处理不同的任务，从而平衡设备和CPU的负载。
轮转调度算法（A错）和优先级调度算法（B错）主要用于操作系统中的进程调度；缓冲技术（D错）主要用于协调设备和内存之间的数据传输。
二、填空题1、在设备管理中，设备的即插即用指的是设备的自动识别和配置，它需要依靠____________机制来实现。
答案：驱动程序解释：设备的即插即用需要依靠驱动程序机制来实现，当设备插入系统时，系统会自动识别并配置该设备，使其能够正常工作。
2、在Unix系统中，____________命令用于显示系统中已经安装的块设备的信息。
答案：lsblk解释：在Unix系统中，lsblk命令用于显示系统中已经安装的块设备的信息。
该命令会列出系统中所有的块设备，包括硬盘、闪存驱动器、光盘驱动器等。
3、在设备管理中，____________是一种虚拟化技术，可以将一个物理设备抽象成多个逻辑设备，从而允许多个用户共享该物理设备。
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例如，在输入时，当设备控制器收到 CPU发来的读命令后，便去控制相应的输 入设备读数据。一旦数据进入数据寄存 器，控制器便通过控制线向CPU发送一个 中断信号，由CPU检查输入过程中是否出 错，若无错，便向控制器发送取走数据的 信号，然后再通过控制器及数据线，将数 据写入内存指定单元中。图10.5示出了中 断驱动I/O控制方式的流程。
未 就 绪
读 I/O 控制器 的状态
图 10 4 程 序
.
出错 检查状态？ 就绪 从 I/O 控制器 中读入字
I/O
向存储器 中写字
方 式 的 流 程
未完
传送完成？ 完成 下一条指令
2.2 中断驱动I/O控制方式
在现代计算机系统中，都毫无例外地引 入了中断机构，致使对I/O设备的控制，广 泛采用中断驱动（Interrupt Driven）方式。 即当某进程要启动某个I/O设备工作时，便 由CPU向相应的设备控制器发出一条I/O命 令，然后立即返回继续执行原来的任务， 设备控制器则按照该命令的要求去控制指 定I/O设备。此时，CPU与I/O设备并行操作。
图10.18 设备驱动分层结构
用户设备是在系统生成时未登记在系统中的 非标准设备。
按设备的信息交换的单位可将I/O设 备分为以下两类。
（1）字符设备
字符设备是以字符为和输出是以数据块为单 位的。
按设备的共享属性可将I/O设备分为以 下三类。
DMA方式的基本思想是，在外围设备 和内存之间开辟直接的数据交换通路。在 DMA控制器中，除了控制状态寄存器和数 据缓冲寄存器外，还包括传送字节计数器 和内存地址寄存器以及控制电路等。因 此，DMA控制器可用来代替CPU，以实现 内存和设备之间进行成批的数据交换。 DMA方式的传送结构如图10.6所示。
6 Linux中的设备管理
6.1 Linux设备管理概述
在Linux系统中，用户是通过文件系统 与设备接口的。所有设备都作为特别文 件，从而在设备管理上具有下列特性。 （1）每个设备都对应文件系统中的一个 索引节点，都有一个文件名。
（ 2 ） 应用程序 通常可 以通过系统调用 open（） 打开设备文件，建立起与目标设 备的连接。 （ 3 ）对设备的使用类似于对文件的存取。 （ 4 ）设备驱动程序都是系统内核的一部 分，它们必须为系统内核或者它们的子系 统提供一个标准的接口。 （ 5 ）设备驱动程序使用一些标准的内核 服务，如内存分配等。
设备管理
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设备管理概述 I/O控制方式 设备分配 Linux中的设备管理
1 设备管理概述
1.1 I/O设备的类型
按设备的所属关系可以将I/O设备分为以下两 类。
（1）系统设备
系统设备是在系统生成时已登记于系统中的 标准设备，属于系统的基本配置。
（2）用户设备
（1）先来先服务 （2）优先级最高者优先
3．设备分配中的安全性
从进程运行的安全性方面考虑，设备分 配方式有以下两种。
（1）静态分配 （2）动态分配
4．设备独立性
为了提高系统的可适应性和可扩展性， 应使所编制的用户程序与实际使用的物理 设备无关，即应用程序独立于具体使用的 物理设备，这就是所谓的设备独立性。
（1）独占设备
所有的字符设备都是独占设备。独占设 备是指一段时间内只允许一个用户（进程） 访问的设备，即临界资源。
（2）共享设备
块设备都是共享设备。共享设备是指一 段时间内允许多个进程同时访问的设备。
（3）虚拟设备
通过虚拟设备技术把一台独占设备变 换为若干台逻辑设备，供若干个用户（进 程）同时使用，以提高设备的利用率。
1.6 设备驱动
设备驱动程序的主要任务，是接收上层 软件发来的抽象要求，如read或write命 令，再把它转换为具体要求，发送给设备 控制器；此外，它也将由设备控制器发来 的信号传送给上层软件，从而完成两者间 的相互通信。
设备驱动程序的处理过程。
（1）将抽象要求转换为具体要求 （2）检查I/O请求的合法性 （3）读出和检查设备的状态 （4）传送必要的参数 （5）工作方式的设置 （6）启动I/O设备
2 I/O控制方式
2.1 程序I/O方式
图10.4示出了程序I/O方式的流程。
向 I/O 控制器 发读命令
1.2 设备管理的任务和功能
设备管理是对计算机的输入/输出系统 的管理，它是操作系统中最具有多样性和 复杂性的部分。其主要任务如下所述。 （1）选择和分配I/O设备以便进行数据 传输操作。 （2）控制I/O设备和CPU（或内存）之 间交换数据。
图10.6 DMA方式的传送结构
3.2 设备分配时应考虑的因素
1．设备的固有属性 2．设备分配算法
I/O设备的分配，除了与I/O设备的固有 属性有关之外，还与系统所采用的设备分 配算法有关。I/O设备的分配与进程调度 很相似，同样可采用如下一些算法。
为实现设备控制器的功能，大多数设备 控制器都由以下三部分组成。
1．设备控制器与处理机的接口 2．设备控制器与设备的接口 3．I/O逻辑
图10.1 设备控制器的组成
1.4 I/O通道
设置I/O通道的目的是使一些原来由 CPU处理的I/O任务转由通道来承担，从而 把CPU从繁杂的I/O任务中解脱出来。 在设置了通道后，CPU只需向通道发送 一条I/O指令。通道在收到该指令后，便从 内存中取出本次要执行的通道程序，然后 执行该通道程序，仅当通道完成了规定的 I/O任务后，才向CPU发中断信号。
向 I/O 控制器 发读命令
CPU 做其他事
读 I/O 控制器 的状态
中断
图 10 5 中 断 驱 动 控 制 方 式 的 流 程
.
检查状态？ 就绪 从 I/O 控制器 中读入字
出错
I/O
向存储器 中写字
未完
传送完成？ 完成 下一条指令
2.3 DMA控制方式
（3）为用户提供一个友好的透明接口， 把用户和设备硬件特性分开，使得用户在编 制应用程序时不必涉及具体设备，由系统按 用户的要求来对设备的工作进行控制。另 外，这个接口还为新增加的用户设备提供一 个和系统核心相连接的入口，以便用户开发 新的设备管理程序。 （4）提高设备和设备之间、CPU和设备 之间以及进程和进程之间的并行操作程 度 ，以使操作系统获得最佳效率。
实际上，I/O通道是一种特殊的处理 机，它具有执行I/O指令的能力，并通过执 行通道（I/O）程序来控制I/O操作。 通道有两种基本类型：选择通道和多 路通道。
图10.2 单通路I/O系统
图10.3 多通路I/O系统
为了完成上述主要任务，设备管理程序一 般要提供下述功能。 （1）提供和进程管理系统的接口 （2）进行设备分配 （3）实现设备和设备、设备和CPU等之间 的并行操作 （4）进行缓冲管理 （5）设备控制与驱动
1.3 设备控制器
设备控制器是CPU与I/O设备之间的接 口，它接收从CPU发来的命令并去控制I/O 设备工作。设备控制器是一个可编址设 备，当它仅控制一个设备时，它只有一个 惟一的设备地址；当它控制多个设备时， 则应具有多个设备地址，使每一个地址对 应一个设备。