Linux字元裝置和塊裝置的區別

Linux的字元裝置和塊裝置

系統中能夠隨機（不需要按順序）存取固定大小資料片（chunks）的裝置被稱作塊裝置，這些資料片就稱作塊。最常見的塊裝置是硬碟，除此以外，還有軟碟機、CD-ROM驅動器和快閃記憶體等等許多其他塊裝置。注意，它們都是以安裝檔案系統的方式使用的——這也是塊裝置的一般存取方式。

另一種基本的裝置型別是字元裝置。字元裝置按照字元流的方式被有序存取，像串列埠和鍵盤就都屬於字元裝置。如果一個硬體裝置是以字元流的方式被存取的話，那就應該將它歸於字元裝置；反過來，如果一個裝置是隨機（無序的）存取的，那麼它就屬於塊裝置。

這兩種型別的裝置的根本區別在於它們是否可以被隨機存取——換句話說就是，能否在存取裝置時隨意地從一個位置跳轉到另一個位置。舉個例子，鍵盤這種裝置提供的就是一個資料流，當你敲入“fox” 這個字串時，鍵盤驅動程式會按照和輸入完全相同的順序返回這個由三個字元組成的資料流。如果讓鍵盤驅動程式打亂順序來讀字串，或讀取其他字元，都是沒有意義的。所以鍵盤就是一種典型的字元裝置，它提供的就是使用者從鍵盤輸入的字元流。對鍵盤進行讀操作會得到一個字元流，首先是“f”，然後是“o”，最後是“x”，最終是檔案的結束（EOF）。當沒人敲鍵盤時，字元流就是空的。硬碟裝置的情況就不大一樣了。硬碟裝置的驅動可能要求讀取磁碟上任意塊的內容，然後又轉去讀取別的塊的內容，而被讀取的塊在磁碟上位置不一定要連續，所以說硬碟可以被隨機存取，而不是以流的方式被存取，顯然它是一個塊裝置。

核心管理塊裝置要比管理字元裝置細緻得多，需要考慮的問題和完成的工作相比字元裝置來說要複雜許多。這是因為字元裝置僅僅需要控制一個位置—當前位置—而塊裝置存取的位置必須能夠在媒介的不同區間前後移動。所以事實上核心不必提供一個專門的子系統來管理字元裝置，但是對塊裝置的管理卻必須要有一個專門的提供服務的子系統。不僅僅是因為塊裝置的複雜性遠遠高於字元裝置，更重要的原因是塊裝置對執行效能的要求很高；對硬碟每多一分利用都會對整個系統的效能帶來提升，其效果要遠遠比鍵盤吞吐速度成倍的提高大得多。另外，我們將會看到，塊裝置的複雜性會為這種優化留下很大的施展空間。

簡單來講，塊裝置可以隨機存取，而字元裝置不能隨機存取，那裸裝置又該如何解釋呢？

難道裸裝置，如磁碟裸裝置也不能隨機讀取嗎？那在資料庫中用裸裝置建一個2g的資料檔案，為了存取最後一個資料塊，難道Oracle還要把前面的所有資料塊都讀一遍，顯然不符合事實，如果這樣解釋呢，作業系統不能隨機讀取，並不意味著資料庫也不能隨機讀取。

塊裝置通過系統快取進行讀取，不是直接和物理磁碟讀取。字元裝置可以直接物理磁碟讀取，不經過系統快取。（如鍵盤，直接相應中斷）