$ ls -lL /dev/hd* /dev/ttyS*
brw-------  1 root  root  3,  0 Окт  1 20:16 /dev/hda
brw-------  1 root  root  3,  1 Окт  1 20:16 /dev/hda1
brw-------  1 root  root  3,  2 Окт  1 20:16 /dev/hda2
brw-------  1 dalth disk 22,  0 Янв  1  1970 /dev/hdc
crw-------  1 root  root  4, 64 Янв  1  1970 /dev/ttyS0
crw-------  1 root  root  4, 65 Янв  1  1970 /dev/ttyS1
crw-------  1 root  root  4, 66 Янв  1  1970 /dev/ttyS2

В настоящее время существует два подхода к организации /dev – статическая организация и динамическая организация. В первом случае в каталоге /dev заранее создаются специальные файлы для всех возможных устройств вне зависимости от того, загружен драйвер соответствующего устройства или нет. Во втором случае специальные файлы в /dev создаются по мере инициализации устройств и загрузки драйверов, и удаляются при выгрузке соответствующего драйвера или удалении устройства.

Процесс работы со статическим /dev особых проблем не вызывает – системный администратор при необходимости просто создает отсутствующие файлы командой mknod или MAKEDEV. В том случае, когда какая-либо программа обращается к устройству, чей драйвер не загружен (или загружен, но ни одного соответствующего устройства не было обнаружено), операционная система возвращает ошибку при попытке открытия файла такого “неверного” устройства. Ниже приведен пример создания специального файла, соответствующего блочному устройству с мажором 8 и минором 33 и попытка его использования (отметим, что этот специальный файл соответствует разделу на жестком диске, который не существует на тестовой машине, где выполнялись эти команды):

# cd /dev
# ls -l /dev/hda33 
ls: /dev/hda33: No such file or directory
# mknod hda33 b 8 33
# ls -l hda33
brw-r--r--  1 root root 8, 33 Окт 11 09:27 hda33
# dd if=hda33 of=/dev/null 
dd: opening `hda33': No such device or address

Сообщение No such device or address как раз и означает, что записи для данного устройства в таблице блочных устройств не существует.

Ядро Linux совместно с некоторыми системными утилитами поддерживает такую интересную возможность, как загрузка драйверов “по требованию”. Реализуется это следующим образом – в момент, когда какая-либо программа пытается открыть специальный файл, не связанный ни с каким драйвером, ядро делает попытку подобрать соответствующий драйвер самостоятельно. Необходимый драйвер для каждого специального файла определяется в файле /etc/modules.conf путем задания специального алиаса (alias) для модуля. Для активизации автоматической загрузки драйвера какого-либо символьного устройства в большинстве случаев достаточно просто записать в /etc/modules.conf строку следующего вида:

alias char-major-X-Y имя_драйвера

Для блочных устройств соответствующая запись слегка меняет свою форму:

alias block-major-X-Y имя_драйвера

X и Y – это major и minor специального файла, попытка открыть который должна активизировать автоматическую загрузку драйвера. Владельцы видеокарт на чипе nVidia могут увидеть этот подход в действии – программа инсталляции драйвера nVidia автоматически прописывает в modules.conf запись для загрузки «по требованию» той части драйвера, которая работает в режиме ядра.

Вместо X или Y может также быть подставлен символ “*” , означающий “любое число”. Например, пусть в modules.conf будет написан следующий текст:

alias char-major-81-* bttv

Тогда при обращении к любому символьному устройству с major number равным 81 и которое не ассоциировано ни с каким драйвером, система попытается загрузить драйвер bttv (драйвер TV-тюнера на основе чипа bt848).

Эта возможность обеспечивает Linux возможность плавной загрузки и эффективного использования ресурсов – драйвер не загружается, пока в нем не возникнет необходимости. К сожалению, за простоту этой схемы приходится платить большим количеством специальных файлов в /dev.

Для того, чтобы избавить администратора от ручного создания специальных файлов и для уменьшения количества файлов в /dev был реализован второй способ организации /dev – динамическое создание специальных файлов процессе загрузки драйверов. Реализовано это было следующим образом:

Ядро монтирует к каталогу /dev специальную файловую систему, называемую devfs – эта файловая система хранится целиком в оперативной памяти и не занимает никакого места на диске. Когда какой-либо драйвер в процессе загрузки или работы обнаруживает обслуживаемое им устройство, он регистрирует это устройство и сообщает о нем драйверу devfs. Драйвер devfs создает специальный файл, который виден прикладным программам и может быть корректно открыт. При выгрузке же драйвер устройства сообщает devfs о том, что соответствующее устройство уже не активно, и драйвер devfs удаляет запись о соответствующем специальном файле из файловой системы devfs.

Файловая система devfs отличается тем, что как правило специальный файл для устройства создается с длинным путем – например, для раздела на scsi-диске путь может выглядеть примерно так: /dev/scsi/host1/bus1/target3/lun4/partition2.

Эта особенность является весьма важным плюсом devfs, поскольку она позволяет адресовать дисковые устройства путем указания логического пути их подключения и избежать смены имен SCSI-дисков в некоторых случаях (об этих случаях будет рассказано позднее).

Для того, чтобы организовать более прозрачную структуру каталогов и файлов устройств, используется специальный демон devfsd. Он взаимодействует с драйвером devfs и ядром и в процессе активизации и деактивизации устройств он создает и удаляет символьные ссылки вида /dev/disks/disc0 или /dev/hda1.

Надо отметить, что схема динамического /dev в некотором смысле близка к той организации каталога /dev, которая используется некоторыми коммерческими UNIX-системами (например, в  Solaris), когда есть виртуальная файловая система /devices, и на ее файлы создаются ссылки из /dev, только в Linux роль программы cfgadm играет демон devfsd, и все изменения в состав /dev вносятся автоматически.

С помощью devfsd файловая система devfs также реализует автоматическую загрузку модулей, но в этом случае выбор модуля идет не через комбинацию type/major/minor, а путем указания имени запрошенного файла – когда приложение пытается открыть несуществующий файл устройства, devfs передает имя запрошенного файла демону devfsd, и последний загружает необходимые модули, например такой код в файле modules.devfs:

alias /dev/nvidia* nvidia

Приведет к тому, что при попытке обращения к любому файлу, чей полный путь начинается строкой /dev/nvidia, будет произведена попытка загрузить драйвер nvidia.o (для ядра 2.6 nvidia.ko)

В принципе, на сегодняшний день выбор того, каким именно образом необходимо организовывать /dev, остается за пользователем и создателем дистрибутива. Например, в Mandrake Linux используется devfs, а в RedHat, Fedora и SUSE каталог /dev организован статическим образом, а опытные пользователи часто меняют способ организации /dev в зависимости от своих предпочтений.

В современных дистрибутивах и ядрах поддержка devfs/devfsd отключена, и на смену этой паре пришел специальный демон, называемый udev. В отличие от devsfd, который требовал поддержки со стороны ядра, udev такой поддержки не требует. При инициализации устройства ядро подает сигнал через файловую систему sysfs, и демон udevd, получив сигнал об этом событии, самостоятельно создает соответствующий специальный файл устройства в каталоге /dev в соответствии с правилами, описанными в его конфигурационных файлах. При необходимости в этих файлах можно указать например вызов некоторой внешней программы, создание символьной ссылки и так далее.

Например, если некоторое устройство после подключения перед началом работы требует дополнительной настройки с использованием внешних программ, можно создать соответствующее правило для udev, в котором будет указано какую программу вызвать и какие параметры ей необходимо передать – в частности, это может потребоваться для data-кабелей к некоторым мобильным телефонам Nokia, для устройств которым для корректной работы требуется firmware, или для сохранения или восстановления текущих настроек устройства.

Тем не менее, несмотря на внешние отличия между статической организацией /dev, devfs и udev, следует помнить что это всего лишь способ заполнения каталога /dev, и во всех случаях в конечном итоге на файловой системе создаются те же самые файлы символьных и блочных устройств.