Linux | /dev/loop0文件设备、虚拟设备/dev/null、/dev/zero、/dev/random和/dev/urandom

1.块设备

块设备是i/o设备中的一类,是将信息存储在固定大小的块中,每个块都有自己的地址,还可以在设备的任意位置读取一定长度的数据,例如硬盘,U盘,SD卡等。

2. loop设备介绍

在类 UNIX 系统里,loop 设备是一种伪设备(pseudo-device),或者也可以说是仿真设备。它能使我们像块设备一样访问一个文件。

在使用之前,一个 loop 设备必须要和一个文件进行连接。这种结合方式给用户提供了一个替代块特殊文件的接口。因此,如果这个文件包含有一个完整的文件系统,那么这个文件就可以像一个磁盘设备一样被 mount 起来。

上面说的文件格式,我们经常见到的是 CD 或 DVD 的 ISO 光盘镜像文件或者是软盘(硬盘)的 *.img 镜像文件。通过这种 loop mount (回环mount)的方式,这些镜像文件就可以被 mount 到当前文件系统的一个目录下。

 至此,顺便可以再理解一下 loop 之含义:对于第一层文件系统,它直接安装在我们计算机的物理设备之上;而对于这种被 mount 起来的镜像文件(它也包含有文件系统),它是建立在第一层文件系统之上,这样看来,它就像是在第一层文件系统之上再绕了一圈的文件系统,所以称为 loop。

3. losetup命令

losetup [ -e encryption ] [ -o offset ] loop_device file
losetup [ -d ] loop_device

说明
此命令用来设置循环设备。循环设备可把文件虚拟成块设备,籍此来模拟整个文件系统,让用户得以将其视为硬盘驱动器,光驱或软驱等设备,并挂入当作目录来使用。
上面,命令格式中的选项与参数名:
-e 表示加密的方式
-o 设置数据偏移量
-d 卸载设备
loop_device 循环设备名,在linux 下如/dev/loop0 , /dev/loop1 等。
file 要与循环设备相关联的文件名,这个往往是一个磁盘镜象文件,如*.img

4. 使用举例

(1)创建空的磁盘镜像文件,这里创建一个1.44M的软盘

 $ dd if=/dev/zero of=floppy.img bs=512 count=2880

(2)使用 losetup将磁盘镜像文件虚拟成块设备

 $ losetup /dev/loop1 floppy.img 

(3)挂载块设备

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 $ mount /dev/loop0 /tmp

   经过上面的三步之后,我们就可以通过/tmp目录,像访问真实快设备一样来访问磁盘镜像文件floppy.img。

(4) 卸载loop设备

 $ umount /tmp

 $ losetup -d /dev/loop1

5. 虚拟设备/dev/null、/dev/zero、/dev/random和/dev/urandom

Unix/Linux将每一个设备都当成一个文件,放在/dev目录下。这些文件有的对应着一个真实存在的物理设备;有的则代表一个虚拟设备,提供一些特定的功能。

下面介绍三个常用的虚拟设备:

(1)/dev/null

“空”设备,也有人称它为黑洞。任何输入到这个“设备”的数据都将被直接丢弃。最常用的用法是把不需要的输出重定向到这个文件。例如:

$ run.sh 1>/dev/null 2>&1  #将标准输出和错误输出重定向到/dev/null,运行这个脚本不会输出任何信息到终端

(2)/dev/zero

“零”设备,可以无限的提供空字符(0x00,ASCII代码NUL)。常用来生成一个特定大小的文件。例如:

$ dd if=/dev/zero of=./output.txt bs=1024 count=1 #产生一个1k大小的文件output.txt

(3)/dev/random和/dev/urandom

随机数设备,提供不间断的随机字节流。二者的区别是/dev/random产生随机数据依赖系统中断,当系统中断不足时,/dev/random设备会“挂起”,因而产生数据速度较慢,但随机性好;/dev/urandom不依赖系统中断,数据产生速度快,但随机性较低。
读取这两个文件的输出如下:

$ cat /dev/random | od -x
0000000 34fa b5ea 0901 b7e0 27a9 623a 0879 d9eb
0000020 d212 4f6f d928 6637 84a4 8ec5 fc2c 4896
$ cat /dev/urandom | od -x | head -n 5
0000000 8048 4dbd 07c9 2119 02d0 221b 89ba af7f
0000020 3d6f 6a72 3752 4a09 5a47 a3fb dc98 ed9f
0000040 f3e8 e82d 6748 2e14 de80 7554 bb52 f56c
0000060 de73 0e51 262f 5a63 af69 b45c ee49 c1bf
0000100 76b4 6db5 4e5b e438 70fb d207 a28c 04a8

在上面的例子中,读取/dev/random文件在输出了两行之后就停住了(系统中断不足),而/dev/urandom产生数据速度很快,没有任何停顿。

下面这个例子,利用/dev/urandom设备产生一个128位的随机字符串:

$ str=$(cat /dev/urandom | od -x | tr -d ' ' | head -n 1)
$ echo ${str:7}
17539187d2e8b8e26d49bec90465c14d 


 

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