Файлы-дырки и другие типы файлов
Кое-какие идеи динамического именования устройств присутствуют и в статической схеме. Так, файлы /dev/mouse или /dev/cdrom на самом деле представляют собой символьные ссылки на соответствующие файлы-дырки. Если тип мыши или лазерного привода изменится, достаточно изменить эти ссылки и перезапустить соответствующие службы:
Пример 11.2. Идентификация внешних устройств в /dev/ (html, txt)
Файл-дырка не имеет размера: сколько в него ни записывай, в файл на диске ничего не попадет. Вместо этого ядро передает все записанное драйверу, отвечающему за файл-дырку, а тот по-своему обрабатывает эти данные. Точно так же работает и чтение из файла-дырки: все запрашиваемые данные в нее подсовывает драйвер. Большинство драйверов - дисковые, звуковые, последовательных и параллельных портов и т.п. - обращаются за данными к какому-нибудь внешнему устройству или передают их ему. Но есть и такие, которые сами все "выдумывают": это и /dev/null, черная дыра, в которую что угодно можно записать, и все пропадет безвозвратно, и /dev/zero, из которого можно считать сколько угодно нулей (на запись оно ведет себя как /dev/null), и /dev/urandom, из которого можно считать сколько угодно относительно случайных байтов.
Изучив выдачу команды ls -lL (ключ "-L" заставляет ls выводить информацию не о символьной ссылке, а о файле, на который она указывает), Мефодий обнаружил, что та вместо размера файла-дырки (который равен нулю) выводит два числа. Первое из этих чисел называется старшим номером устройства (major device number), оно, упрощенно говоря, соответствует драйверу, отвечающему за устройство. Второе называется младшим номером устройства (minor device number), оно соответствует способу работы с устройством, а для дисковых носителей - разделу. В частности, из примера видно, что устройствами /dev/random и /dev/urandom занимается один и тот же драйвер со старшим номером 1. При этом часть устройств (по преимуществу - дисковые) имеет тип "b", а другая часть - "c" (этот тип имеют, например, терминалы). Тип указан в атрибутах файла первым символом. Это блочные (block) устройства, обмен данными с которыми возможен только порциями (блоками) определенного размера, и символьные (character) устройства, запись и чтение с которых происходит побайтно. Блочные устройства, вдобавок, могут поддерживать команды прямого доступа вида "прочитать блок номер такой-то" или "записать данные на диск, начиная с такого-то блока".
Блочные и символьные устройства - полноправные объекты файловой системы, такие же, как файлы, каталоги и символьные ссылки. Есть еще два типа специальных файлов - каналы и сокеты. Канал-файл (или fifo) называют еще именованным каналом (named pipe): это такой же объект системы, как и тот, что используется командной оболочкой для организации конвейера (его называют неименованным каналом), разница между ними в том, что у fifo есть имя, он зарегистрирован в файловой системе. Это - типичный файл-дырка, причем дырка двухсторонняя: любая программа может записать в канал (если позволяют права доступа) и любая программа может оттуда прочитать. Создать именованный канал можно с помощью команды mkfifo:
Пример 11.3. Использование именованного канала (html, txt)
Здесь важно, что утилита head показывает начало не "файла" hole, а именно последней записываемой порции данных, как и подобает трубе1).
Канал. Объект Linux, используемый в межпроцессном взаимодействии. Доступен в виде двух дескрипторов: один открыт на запись, другой - на чтение. Все данные, записываемые в первый дескриптор, немедленно можно прочитать из второго. Различают неименованный канал, уничтожаемый с закрытием обоих дескрипторов, и именованный канал (FIFO) - файл-дырку, создаваемый в файловой системе.
Что же касается сокетов, то это - более сложные объекты, предназначенные для связи двух процессов и передачи информации в обе стороны. Сокет можно представить в виде двух каналов (один "туда", другой "обратно"), однако стандартные файловые операции открытия/чтения/записи на нем не работают. Процесс, открывший сокет, считается сервером: он постоянно "слушает", нет ли в нем новых данных, а когда те появляются, считывает их, обрабатывает, и, возможно, записывает в сокет ответ. Процесс-клиент может подключиться к сокету, обменяться информацией с процессом-сервером и отключиться. Точно так же можно передавать данные и по сети - в этом случае указывается не путь к сокету на файловой системе (так называемый unix domain socket), а сетевой адрес и порт удаленного компьютера (например internet socket, если подключаться с помощью сети Internet).
