Linux 的一个重要特点就是将所有的设备都当做文件进行处理，这一类特殊文件就是设备文件，它们可以使用前面提到的文件、I/O 相关函数进行操作，这样就大大方便了对设备的处理。它通常在/dev 下面存在一个对应的逻辑设备节点，这个节点以文件的形式存在。

Linux系统的设备文件分为三类：块设备文件、字符设备文件和网络设备文件。

· 块设备文件通常指一些需要以块（如512 字节）的方式写入的设备，如IDE 硬盘、SCSI硬盘、光驱等。

· 字符型设备文件通常指可以直接读写，没有缓冲区的设备，如并口、虚拟控制台等。

· 网络设备文件通常是指网络设备访问的BSD socket接口，如网卡等。

设备号

设备号是一个数字，它是设备的标志。就如前面所述，一个设备文件（也就是设备节点）可以通过mknod命令来创建，其中指定了主设备号和次设备号。主设备号表明某一类设备，一般对应着确定的驱动程序；次设备号一般是用于区分标明不同属性，例如不同的使用方法，不同的位置，不同的操作等，它标志着某个具体的物理设备。高字节为主设备号和底字节为次设备号。例如，在系统中的块设备IDE 硬盘的主设备号是3，而多个IDE 硬盘及其各个分区分别赋予次设备号1、2、3……

驱动层次结构

Linux 下的设备驱动程序是内核的一部分，运行在内核模式，也就是说设备驱动程序为内核提供了一个I/O 接口，用户使用这个接口实现对设备的操作。下面显示了典型的Linux 输入/输出系统中各层次结构和功能。

Linux设备驱动程序包含中断处理程序和设备服务子程序两部分。设备服务子程序包含了所有与设备操作相关的处理代码。它从面向用户进程的设备文件系统中接受用户命令，并对设备控制器执行操作。这样，设备驱动程序屏蔽了设备的特殊性，使用户可以像对待文件一样操作设备。

设备控制器需要获得系统服务时有两种方式：查询和中断。因为Linux 下的设备驱动程序是内核的一部分，在设备查询期间系统不能运行其他代码,查询方式的工作效率比较低，所以只有少数设备如软盘驱动程序采取这种方式，大多设备以中断方式向设备驱动程序发出输入/输出请求。

设备驱动程序与外界的接口

每种类型的驱动程序，不管是字符设备还是块设备都为内核提供相同的调用接口，因此内核能以相同的方式处理不同的设备。Linux 为每种不同类型的设备驱动程序维护相应的数据结构，以便定义统一的接口并实现驱动程序的可装载性和动态性。Linux 设备驱动程序与外界的接口可以分为如下三个部分。

· 驱动程序与操作系统内核的接口：这是通过数据结构file_operations（来完成的。

· 驱动程序与系统引导的接口：这部分利用驱动程序对设备进行初始化。

· 驱动程序与设备的接口：这部分描述了驱动程序如何与设备进行交互，这与具体设备密切相关。

设备驱动程序的特点

综上所述，Linux中的设备驱动程序有如下特点。

（1）内核代码：设备驱动程序是内核的一部分，如果驱动程序出错，则可能导致系统崩溃。

（2）内核接口：设备驱动程序必须为内核或者其子系统提供一个标准接口。比如，一个终端驱动程序必须为内核提供一个文件I/O 接口；一个SCSI设备驱动程序应该为SCSI子系统提供一个SCSI设备接口，同时SCSI子系统也必须为内核提供文件的I/O 接口及缓冲区。

（3）内核机制和服务：设备驱动程序使用一些标准的内核服务，如内存分配等。

（4）可装载：大多数的Linux 操作系统设备驱动程序都可以在需要时装载进内核，在不需要时从内核中卸载。

（5）可设置：Linux 操作系统设备驱动程序可以集成为内核的一部分，并可以根据需要把其中的某一部分集成到内核中，这只需要在系统编译时进行相应的设置即可。

（6）动态性：在系统启动且各个设备驱动程序初始化后，驱动程序将维护其控制的设备。如果该设备驱动程序控制的设备不存在也不影响系统的运行，那么此时的设备驱动程序只是多占用了一点系统内存罢了。

字符设备驱动编写流程

在上一节中已经提到，设备驱动程序可以使用模块的方式动态加载到内核中去。加载模块的方式与以往的应用程序开发有很大的不同。以往在开发应用程序时都有一个main函数作为程序的入口点，而在驱动开发时却没有main 函数，模块在调用insmod 命令时被加载，此时的入口点是init_module函数，通常在该函数中完成设备的注册。同样，模块在调用rmmod函数时被卸载，此时的入口点是cleanup_module函数，在该函数中完成设备的卸载。在设备完成注册加载之后，用户的应用程序就可以对该设备进行一定的操作，如read、write等，而驱动程序就是用于实现这些操作，在用户应用程序调用相应入口函数时执行相关的操作，init_module入口点函数则不需要完成其他如read、write之类功能。