Day 3 - 장치 파일과 /dev

장치도 파일이다

ls -l /dev/sda /dev/tty0
# brw-rw---- 1 root disk 8, 0 Sep  3 09:00 /dev/sda
# crw--w---- 1 root tty  4, 0 Sep  3 09:00 /dev/tty0
#  │                      │  │
#  │                      │  └── 부 번호 (minor)
#  │                      └───── 주 번호 (major)
#  └──────────────────────────── b = 블록, c = 문자

• 일반 파일에서 크기가 표시되던 자리에 두 개의 숫자가 나온다. 이것이 주 번호와 부 번호다.

번호를 나란히 놓고 보기

$ ls -l /dev/sda /dev/sda1 /dev/sda2 /dev/sdb /dev/sdb1 /dev/null /dev/zero
brw-rw----. 1 root disk 8,  0 Sep  3 09:00 /dev/sda
brw-rw----. 1 root disk 8,  1 Sep  3 09:00 /dev/sda1
brw-rw----. 1 root disk 8,  2 Sep  3 09:00 /dev/sda2
brw-rw----. 1 root disk 8, 16 Sep  3 09:00 /dev/sdb
brw-rw----. 1 root disk 8, 17 Sep  3 09:00 /dev/sdb1
crw-rw-rw-. 1 root root 1,  3 Sep  3 09:00 /dev/null
crw-rw-rw-. 1 root root 1,  5 Sep  3 09:00 /dev/zero

• 디스크 다섯 줄은 주 번호가 모두 8이다. 같은 드라이버(sd)가 맡는다는 뜻이고, 어느 디스크의 어느 파티션인지는 부 번호가 가른다.
• sd 드라이버는 디스크 하나에 부 번호 16개를 떼어 준다. 그래서 sda가 0, sdb가 16에서 시작하고, 파티션은 거기에 번호를 더한다(sdb1 = 16 + 1 = 17).
• /dev/null과 /dev/zero는 주 번호가 같고(1) 부 번호만 다르다. 실제 하드웨어가 없는 가상 장치지만 한 글자씩 흘려보내므로 문자 장치(c) 다.
• 어느 주 번호가 어느 드라이버인지는 /proc/devices 에서 볼 수 있다.

• 장치 파일을 손으로 만드는 명령이 mknod 다 — mknod 이름 b|c 주번호 부번호. 지금은 udev가 대신 해 주므로 직접 쓸 일은 드물다.

블록 장치와 문자 장치

디스크 계열은 블록, 입출력 계열은 문자로 기억한다. "임의의 위치를 바로 읽을 수 있는가"가 가르는 기준이다. 디스크는 아무 데나 바로 읽지만 키보드는 눌린 순서대로 흘러온다.

주요 장치 파일

디스크 이름 규칙

   /dev/sd a 1
        │  │ │
        │  │ └── 파티션 번호 (1부터)
        │  └──── 몇 번째 디스크 (a, b, c...)
        └─────── sd = SATA/SCSI/USB,  hd = IDE

• 디스크는 알파벳, 파티션은 숫자다. 이 조합을 그대로 묻는다.
• 요즘은 IDE 디스크도 sd로 인식하는 경우가 많다.
• 알파벳은 종류가 아니라 인식된 순서다. 내장 디스크가 sda인 컴퓨터에 USB 메모리를 꽂으면 sdb가 되고, 하나 더 꽂으면 sdc가 된다. 꽂는 순서가 바뀌면 이름도 바뀐다.

터미널과 프린터의 장치 파일

$ tty
/dev/pts/0
$ echo hello > /dev/pts/0
hello

• tty 명령은 지금 내 터미널의 장치 파일을 알려 준다. 그 파일에 글자를 쓰면 화면에 나타난다 — "장치도 파일"이라는 말을 가장 쉽게 확인하는 방법이다.

가상 장치를 쓰는 자리

• /dev/null은 쓰면 사라지고, 읽으면 곧바로 끝(EOF) 이다. /dev/zero는 읽으면 0이 끝없이 나온다. "읽었을 때 무엇이 나오는가"로 둘을 가른다.

udev — 장치 파일을 자동으로

예전에는 /dev 아래에 쓰지도 않을 장치 파일이 수천 개 미리 만들어져 있었다.

   장치 연결(USB 꽂기)
        │
        ▼
   커널이 감지 ──► udev ──► /dev/sdb 파일 생성
        │                    권한·소유자 지정
        ▼                    이름 규칙 적용
   장치 제거 ──► udev ──► 파일 삭제

• udev는 장치가 연결·제거될 때 /dev 아래 파일을 실시간으로 만들고 지운다.
• 규칙 파일은 /etc/udev/rules.d/ 에 둔다. 특정 USB에 항상 같은 이름을 붙이는 식의 설정이 가능하다.
• 덕분에 실제로 있는 장치만 /dev에 존재한다.
• /dev는 디스크에 저장된 디렉터리가 아니라 메모리에 만들어지는 파일 시스템이다. 부팅할 때마다 그때 있는 장치에 맞춰 새로 채워진다.
• udev는 커널 2.6에서 예전 방식(devfs)을 대신하며 들어왔다. 지금은 systemd-udevd라는 데몬으로 돈다.

• 규칙 파일은 70-persistent-net.rules 처럼 숫자-이름.rules 꼴이며 숫자가 작은 것부터 읽는다.

   KERNEL=="sd?1", ATTRS{idVendor}=="0781", SYMLINK+="myusb"
   └────────── 조건 (==) ────────────────┘  └── 할 일 (+=) ──┘

• ==는 "이런 장치라면" 이라는 조건, =·+=는 "이렇게 하라" 는 지시다. 위 규칙은 커널이 붙인 이름이 sda1·sdb1처럼 sd?1 꼴이고 제조사 번호가 0781인 장치에 /dev/myusb라는 링크를 덧붙인다.
• udev가 미리 만들어 주는 링크도 있다. /dev/cdrom은 /dev/sr0을 가리키는 심볼릭 링크이고, /dev/disk/by-uuid/ 아래에는 UUID로 된 링크가 있다. sdb·sdc처럼 순서에 따라 바뀌는 이름 대신 변하지 않는 이름을 쓰게 해 준다.

하드웨어 조회 명령

lsblk                  # 디스크와 파티션 구조
lsusb                  # USB 목록
dmesg | tail -20       # 방금 꽂은 장치가 무엇으로 인식됐나

• ls로 시작하는 명령들이 한 묶음이다 — lsblk, lsusb, lspci, lscpu, lsmod.
• USB를 꽂았는데 안 보이면 dmesg 로 커널이 무엇으로 인식했는지 확인하는 것이 표준 절차다.

USB 메모리를 꽂았을 때 세 명령의 출력

$ dmesg | tail -4
[ 4521.103422] usb 1-2: new high-speed USB device number 5 using xhci_hcd
[ 4521.812345] sd 6:0:0:0: [sdb] 31250000 512-byte logical blocks: (16.0 GB/14.9 GiB)
[ 4521.813990]  sdb: sdb1
[ 4521.815102] sd 6:0:0:0: [sdb] Attached SCSI removable disk
 
$ lsusb
Bus 001 Device 005: ID 0781:5567 SanDisk Corp. Cruzer Blade
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
 
$ lsblk
NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda      8:0    0   50G  0 disk
├─sda1   8:1    0    1G  0 part /boot
├─sda2   8:2    0    4G  0 part [SWAP]
└─sda3   8:3    0   45G  0 part /
sdb      8:16   1 14.9G  0 disk
└─sdb1   8:17   1 14.9G  0 part
sr0     11:0    1 1024M  0 rom

• sda의 파티션을 더하면 1G + 4G + 45G = 50G로 디스크 크기와 맞는다. TYPE이 disk인 줄이 전체, part인 줄이 그 안의 조각이다.
• 제품 상자의 "16GB"가 lsblk에서 14.9G로 보이는 것은 고장이 아니라 단위 차이다.
• dmesg의 메시지는 크기가 정해진 링 버퍼에 쌓이므로 오래된 것은 밀려난다. 그래서 꽂은 직후 tail로 끝부분을 본다.

• 커널 모듈은 lsmod로 보고 modprobe 모듈명 으로 적재한다. modprobe는 필요한 다른 모듈까지 함께 올리고, insmod는 지정한 파일 하나만 올린다. 내릴 때는 rmmod를 쓴다.

이동식 매체 다루기

lsblk                        # /dev/sdb1 로 잡혔는지 확인
sudo mount /dev/sdb1 /mnt    # 붙이기
ls /mnt                      # 내용 확인
sudo umount /mnt             # 떼기 — 뽑기 전에 반드시

• 요즘 데스크톱 환경은 /media/사용자명/ 아래에 자동으로 마운트해 준다.
• 뽑기 전에 반드시 umount 한다. 쓰기 캐시가 남아 있으면 데이터가 손상된다.
• mount에는 파티션(/dev/sdb1)을 준다. 디스크 전체(/dev/sdb)가 아니다. 파일 시스템은 파티션 안에 들어 있다.
• 명령 이름은 umount 다. unmount가 아니다.

• CD/DVD는 eject 명령으로 꺼낸다. 마운트되어 있으면 먼저 떼고 트레이를 연다.
• 마운트 지점의 관례는 /mnt가 관리자가 잠시 손으로 붙이는 곳, /media가 이동식 매체가 자동으로 붙는 곳이다.

내일은 프린터·사운드·스캐너 같은 주변장치를 실제로 다루는 방법을 배운다.

📖 용어

• 장치 파일 : 하드웨어를 파일처럼 다루도록 /dev 아래에 만들어진 특수 파일.
• 블록 장치 : 정해진 크기의 블록 단위로 임의 접근하는 장치. 표시는 b이며 디스크가 해당한다.
• 문자 장치 : 데이터를 한 글자씩 순차적으로 주고받는 장치. 표시는 c이며 키보드·프린터가 해당한다.
• 주 번호(major) : 장치를 담당하는 드라이버를 구분하는 번호.
• 부 번호(minor) : 같은 드라이버가 다루는 개별 장치를 구분하는 번호.
• udev : 장치의 연결과 제거를 감지해 /dev 아래 파일을 자동 생성·삭제하는 관리자.
• /dev/null : 보낸 데이터를 버리는 장치 파일.
• dmesg : 커널이 남긴 메시지를 출력하는 명령. 장치 인식 결과를 확인할 때 쓴다.