linux课件--Linux 设备管理

设备Linux管理本课程将深入探讨Linux系统中的设备管理我们将学习如何有效管理和操作各种硬件设备，从基本概念到高级技术设备管理概述设备设备管理的重要性Linux管理特点确保硬件与操作系统的有效通信灵活性强，支持多种设备类型，，提高系统性能和稳定性易于扩展和定制设备务管理的主要任包括设备识别、驱动加载、资源分配和访问控制等设备类分设备块设备络设备字符网按字符流进行I/O操作的设备，如键盘、鼠以块为单位进行数据传输的设备，如硬盘用于网络通信的设备，如网卡、调制解调标等、U盘等器等设备设备主与次号设备设备主号次号标识设备驱动程序，决定处理该设区分同类设备中的不同实例，由驱备的内核代码动程序解释使用设备号作用内核通过设备号识别和管理系统中的各种设备设备类文件命名及型规则类命名文件型通常位于/dev目录，名称反映设备类包括字符设备文件、块设备文件和符型和功能号链接等命名示例如/dev/sda表示第一个SCSI硬盘，/dev/tty表示终端设备录结构/dev目录目概述1/dev是Linux系统中存放设备文件的特殊目录见录常子目2包括input、disk、net等，用于组织不同类型的设备文件设备特殊文件3如/dev/null、/dev/zero等，提供特殊的系统功能设备创建工具mknod命令格式mknod[选项]名称类型主设备号次设备号选项常用-m设置权限，-Z设置安全上下文使用示例mknod/dev/mydev c101创建字符设备文件动态设备添加文件udev统udev系1Linux内核的设备管理器，动态创建和删除设备节点工作原理2监听内核事件，根据规则自动管理/dev目录优势3灵活、自动化，支持热插拔设备规则udev概述规则规则1文件位置2文件格式/etc/udev/rules.d/和每行一条规则，包含匹配条件/lib/udev/rules.d/目录下和执行动作规则优级3先按文件名数字前缀排序，数字越小优先级越高规则语udev法键赋值键匹配如KERNEL、SUBSYSTEM、如NAME、SYMLINK、MODE等ATTRS等，用于匹配设备属性，用于设置设备属性操作符==用于比较，=用于赋值，+=用于追加值规则见运udev常用设备设权重命名置限使用NAME键为设备指定自定义名称使用MODE键设置设备文件的访问权限创链建符号接使用SYMLINK键为设备创建易记的符号链接设备访问权的与限权组文件限所有者和ACL使用chmod命令设置设备文件的读、写、使用chown命令更改设备文件的所有者和使用setfacl命令设置更细粒度的访问控制执行权限组列表设备访问的安全SELinux策略AppArmor使用安全增强型Linux控制设备另一种Linux安全模块，用于限访问，提高系统安全性制程序的系统资源访问认证PAM可插拔认证模块，用于设备访问的用户认证设备驱动发字符程序开驱动框架1了解Linux内核中字符设备驱动的基本结构核心函数2实现open、read、write等基本操作函数销注册与注3使用register_chrdev和unregister_chrdev函数设备驱动字符框架结构结构file_operations cdev体体表示字符设备的内核内部结构定义设备支持的操作函数集设备号管理使用alloc_chrdev_region动态分配设备号设备驱动注册字符设备分配号使用alloc_chrdev_region函数获取设备号初始化cdev调用cdev_init函数初始化cdev结构体设备添加使用cdev_add函数将设备添加到系统设备读字符写操作read函数write函数ioctl函数实现从设备读取数据的逻辑实现向设备写入数据的逻辑实现设备特定的控制命令设备错误处理错误码义错误记录1定2信息使用Linux标准错误码，如使用printk函数记录内核日志EINVAL、EIO等户间3用空通知通过返回值和errno向用户空间传递错误信息设备属性展示统设备创sysfs文件系属性建在/sys目录下创建设备属性文件使用device_create_file函数创建属性文件procfs接口在/proc目录下创建设备信息文件块设备驱动发程序开块设备特性1支持随机访问，数据以块为单位传输请队求列2管理I/O请求，优化磁盘访问效率块设备操作3实现读取、写入和其他特定操作块设备驱动框架结构gendisk block_device_operations表示一个磁盘设备，包含设备信息和操作函数定义块设备支持的操作函数集请队求列使用request_queue管理I/O请求块设备驱动注册设盘分配gendisk置操作函数添加磁使用alloc_disk函数创建gendisk结构初始化block_device_operations结构调用add_disk函数将磁盘添加到系统块设备读写操作结构请处bio求理直接I/O表示块I/O操作，包含数据缓冲区和操作信实现request_fn函数处理I/O请求队列支持绕过页缓存的直接I/O操作息盘磁分区管理类分区表型分区工具支持MBR和GPT分区表格式使用fdisk、parted等工具创建和管理分区内核分区支持实现对多分区的支持，包括动态分区表重读逻辑卷管理LVMLVM概念1提供灵活的磁盘空间管理组物理卷和卷2将物理磁盘组织成卷组逻辑卷3在卷组上创建可调整大小的逻辑卷载统挂文件系mount命令/etc/fstab文件手动挂载文件系统到指定目录配置开机自动挂载的文件系统umount命令安全卸载已挂载的文件系统盘阵硬列RAID管理软级别件RAID RAID使用mdadm工具创建和管理软件支持RAID

0、

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5、6等多种级别RAID监维护控和定期检查RAID状态，处理磁盘故障设备即插即用PnP管理设备发现1内核自动检测新插入的硬件设备驱动载加2根据设备信息自动加载合适的驱动程序设备配置3自动分配资源并配置设备参数设备电源管理唤1ACPI支持2休眠和醒实现高级配置与电源接口，管支持设备的低功耗模式和快速理设备电源状态恢复动态频调节3率根据负载动态调整CPU和设备频率，节省能源络设备网管理络线络网接口配置无网管理使用ip或ifconfig命令配置网络设备使用iwconfig或wpa_supplicant管理无线连接墙设防火置配置iptables或nftables管理网络流量结小与展望课顾术趋势程回技我们学习了Linux设备管理的核容器化技术和虚拟化对设备管理心概念和实践技能带来新挑战发未来展物联网和边缘计算将推动Linux设备管理的进一步创新。