Linux中I/O設備分為兩類：塊設備和字符設備。兩種設備本身沒有嚴格限制，但是，基于不同的功能進行了分類。

(1) 字符設備：提供連續(xù)的數(shù)據(jù)流，應用程序可以順序讀取，通常不支持隨機存取。相反，此類設備支持按字節(jié)/字符來讀寫數(shù)據(jù)。舉例來說，調(diào)制解調(diào)器是典型的字符設備。

(2) 塊設備：應用程序可以隨機訪問設備數(shù)據(jù)，程序可自行確定讀取數(shù)據(jù)的位置。硬盤是典型的塊設備，應用程序可以尋址磁盤上的任何位置，并由此讀取數(shù)據(jù)。此外，數(shù)據(jù)的讀寫只能以塊(通常是512B)的倍數(shù)進行。與字符設備不同，塊設備并不支持基于字符的尋址。

兩種設備本身并沒用嚴格的區(qū)分，主要是字符設備和塊設備驅(qū)動程序提供的訪問接口（file I/O API）是不一樣的。本文主要就數(shù)據(jù)接口、訪問接口和設備注冊方法對兩種設備進行比較。

1、數(shù)據(jù)結構

1.1字符設備數(shù)據(jù)結構

struct file;
struct inode;

file定義于 , 是設備驅(qū)動中第二個最重要的數(shù)據(jù)結構. 文件結構代表一個打開的文件. 它由內(nèi)核在 open 時創(chuàng)建, 并傳遞給在文件上操作的任何函數(shù), 直到最后的關閉. 在文件的所有實例都關閉后, 內(nèi)核釋放這個數(shù)據(jù)結構。

inode 結構由內(nèi)核在內(nèi)部用來表示文件.inode 結構包含大量關于文件的信息其中dev_t i_rdev成員包含實際的設備編號.struct cdev *i_cdev中struct cdev 是內(nèi)核的內(nèi)部結構, 代表字符設備。

1.2塊設備數(shù)據(jù)結構

struct gendisk (定義于 ) 是單獨一個磁盤驅(qū)動器的內(nèi)核表示. 事實上, 內(nèi)核還使用 gendisk 來表示分區(qū)。

2、設備訪問接口

2.1字符設備訪問接口

struct file_operations 其中file_operation 結構中的每個成員必須指向驅(qū)動中的函數(shù), 這些函數(shù)實現(xiàn)一個特別的操作, 或者對于不支持的操作留置為 NULL. 當指定為 NULL 指針時內(nèi)核的確切的行為是每個函數(shù)不同的，該結構中主要函數(shù)如下：

ssize_t read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp);
ssize_t write(struct file *filp, const char __user *buff, size_t count, loff_t *offp);

filp 是文件指針, count 是請求的傳輸數(shù)據(jù)大小. buff 參數(shù)指向持有被寫入數(shù)據(jù)的緩存, 或者放入新數(shù)據(jù)的空緩存. 最后, offp 是一個指針指向一個"long offset type"對象, 它指出用戶正在存取的文件位置. 返回值是一個"signed size type"。

2.2塊設備訪問接口

字符設備通過 file_ 操作結構使它們的操作對系統(tǒng)可用. 一個類似的結構用在塊設備上; 它是 struct block_device_operations, 定義在 ，其主要操作方法如下：

int (*open)(struct inode *inode, struct file *filp);
int (*release)(struct inode *inode, struct file *filp);

就像它們的字符驅(qū)動對等體一樣工作的函數(shù); 無論何時設備被打開和關閉都調(diào)用它們. 一個字符驅(qū)動可能通過啟動設備或者鎖住門(為可移出的介質(zhì))來響應一個 open 調(diào)用. 如果你將介質(zhì)鎖入設備, 你當然應當在 release 方法中解鎖。

int (*ioctl)(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg);

實現(xiàn) ioctl 系統(tǒng)調(diào)用的方法. 但是, 塊層首先解釋大量的標準請求; 因此大部分的塊驅(qū)動 ioctl 方法相當短。

3、設備注冊

3.1字符設備注冊

int register_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count, char *name)
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned int firstminor, unsigned int count, char *name)
void unregister_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count);

允許驅(qū)動分配和釋放設備編號的范圍的函數(shù). register_chrdev_region 應當用在事先知道需要的主編號時; 對于動態(tài)分配, 使用 alloc_chrdev_region 代替.

3.2塊設備注冊

int register_blkdev(unsigned int major, const char *name);
int unregister_blkdev(unsigned int major, const char *name);

register_blkdev 注冊一個塊驅(qū)動到內(nèi)核, 并且, 可選地, 獲得一個主編號. 一個驅(qū)動可被注銷, 使用 unregister_blkdev。