Linux device number

device number 由 major number 和 minor number 組成^[註1]。

major 號碼識別使用的驅動程式，例如 /dev/null 和 /dev/zero 使用 driver 1、virtual consoles 和 serial terminals 使用 driver 4、 vcs1 和 vcsa1 使用 driver 7^[註1]。現代 Linux kernel 允許多個驅動程式共用同一個 major 號碼，但看到的大部分還是一個 major 對一個 driver。

minor 號碼由 major 號碼的驅動程式使用，來控制數個 device，kernel 本身只知道對應到某個驅動程式。kernel 用 minor 號碼決定確切是那個 device，取決於驅動程式寫法，device 可以直接用指標，或使用 minor number 對應。

kernel 內部用 dev_t 存 major 和 minor，在 Linux 2.6 是 32-bit，其中 major 12-bit、minor 20-bit (兩者在之前的 kernel 都只有 8-bit)，但程式不能做這樣假設，應該用 <linux/kdev_t.h> 的 macros MAJOR(dev_t dev) 和 MINOR(dev_t dev) 分別取得，並用 MKDEV(int major, int minor) 轉換成 dev_t。

簡單來說就是：註冊時用 0 會動態指定，mknod 時再去 /proc/devices 查實際使用的 major number。

取得 device number

有些常見設備的 major number 是靜態指定的，可查 kernel 原始碼的 Documentation/devices.txt。新驅動程式可以自己選一個看起來沒正在使用的 device number，或者動態取得。如果驅動程式擴散使用，自選 device number 就不適合，比較適合動態取得。動態取得的缺點是不能事先建立 device node，但通常不需要事先建立。

如果事先知道要用的 device number，用

int register_chrdev_region(
    dev_t first,
    unsigned int count,
    char *name);

first 是範圍起始的 device number，其中 minor number 部份通常是 0，但非必要。count 是連續的數目，如果大的話可能會跨到下個 major 號碼，仍可以正常使用。name 是關聯的 device 名稱，出現在 /proc/devices 和 sysfs。成功回傳 0，失敗回傳負值。

不知道要用的 device number，則動態取得，用

int alloc_chrdev_region(
    dev_t *dev,
    unsigned int firstminor,
    unsigned int count,
    char *name);

此時，dev 只用在輸出，成功時放範圍起始的 device number。firstminor 是請求的第一個 minor number，通常為 0。

device number 不用了要釋出，通常在 module 的 cleanup 函式。

void unregister_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count);

Linux 2.4 引入可選用的 device file system (devfs)，但 ...。

不用 devfs 時，major 號碼由驅動程式登記時指定，出現在 /proc/devices。major 可設為 0 動態配置沒用的 major 號碼：

int register_chrdev(
    unsigned int major,
    const char *name,
    struct file_operations *fops);

回傳動態配置的 major 號碼，0 使用指定 major 號碼成功，負值表示失敗。多於 256 driver？register_chrdev_region()？

再來要 mknod 建立 device node 時，去 /proc/devices 查使用的 major：

major=`awk "\\$2==\"$module\" {print \\$1}" /proc/devices`
mknod /dev/${device}0 c $major 0

在 /dev ，使用指定的驅動程式

註：register_chrdev_region() 和 alloc_chrdev_region() 在 kernel 內部都是呼叫 __register_chrdev_region() 註冊一個範圍 major:minor 給 char 驅動程式，如果 major 為 0 動態取得 major。alloc_chrdev_region() 強制動態取得 major 並回傳。register_chrdev_region() 則會無法得知動態取得的 major。另外 register_chrdev() 註冊一個 major 的整個 minor，除了 __register_chrdev_region() 外，還進行 cdev_alloc()、cdev_add()。

char devices

name	major	minor	說明
/dev/mem	1	1	?
/dev/kmem	1	2	?
/dev/null	1	3	沒輸出
/dev/zero	1	5	提供無限的 0
/dev/random	1	8	?
/dev/urandom	1	9	?
/dev/ptypN	2	N	舊式 BSD Pseudo-TTY 對，pty 是 master，tty 是 slave。第四個字母順序是 pqrstuvwxyzabcde，第五個字母是 0123456789abcdef。Unix98 用 major 128 和 136 以上，並使用 PTY master multiplex (/dev/ptmx) 動態取得 PTY。
/dev/ttypN	3	N
/dev/ttyN	4	N	virtual console
/dev/ttySN	4	64+N	UART
/dev/tty	5	0	Current TTY device
/dev/console	5	1	System Console
/dev/ptmx	5	2	PTY master multiplex
/dev/psaux	10	1	PS/2 型式滑鼠
/dev/rtc	10	135	Real Time Clock
/dev/input/eventN	13	64+N	?
/dev/fbN	29	N	frame buffer
/dev/ttyPN	57	N	Hayes ESP serial card
/dev/ppp	108	0	?
/dev/ttySA	204	5+N	?
/dev/ttyAM	204	16+N	?
/dev/ttyCPM	204	46+N	?
/dev/ttyAMA /dev/ttySAC	204	64+N	?
/dev/ttyPSC	204	148+N	?
/dev/ttyUL	204	187+N	?
/dev/ttymxc	207	16	?

block devices

name	major	minor	說明
/dev/ram	1	1	?
/dev/ramN	1	N	?
/dev/loopN	7	N	?

參考

1. LDD ch3
2. https://www.kernel.org/doc/Documentation/admin-guide/devices.txt

註

1. char 或 block 設備透過 /dev 下類型為 c 或 b 的檔案存取，ls -l /dev 可列出並看到 major 及 minor 號碼出現在時間之前。