Linux 命令：mknod

Linux 命令：mknod

mknod 是 Linux 中手动创建特殊设备文件 的专用命令，核心作用是在 /dev 等目录下创建字符设备（char）、块设备（block）和命名管道（FIFO）文件，为内核设备驱动、进程间通信提供文件系统级的访问接口。Linux 中所有设备均以文件形式存在，大部分设备文件由系统自动创建，而 mknod 用于手动创建自定义/特殊设备文件，是内核开发、设备驱动调试、系统运维的基础工具。

资料合集：https://pan.quark.cn/s/6fe3007c3e95、https://pan.quark.cn/s/561de99256a5、https://pan.quark.cn/s/985f55b13d94、https://pan.quark.cn/s/d0fb20abd19a

核心背景

Linux 遵循一切皆文件 的设计理念，硬件设备（如硬盘、串口、显卡）、内核虚拟设备均通过设备文件 在文件系统中暴露接口，用户空间程序通过读写设备文件与内核设备驱动交互，无需直接操作硬件。

设备文件分为两类核心类型，且均有唯一的主设备号（major）和次设备号（minor）：

1. 字符设备：按字节流顺序访问，无缓存，如串口（tty）、键盘、鼠标、/dev/null，主设备号标识设备驱动，次设备号标识同驱动下的不同设备；
2. 块设备：按固定大小块访问，有缓存，如硬盘（sd*）、U盘、分区，主/次设备号作用与字符设备一致；
3. 命名管道（FIFO）：特殊的进程间通信（IPC）文件，无主/次设备号，用于同一主机上的进程间数据传输。

系统默认通过 udev 机制自动创建设备文件，但在内核调试、自定义设备开发、系统初始化异常等场景下，需通过 mknod 手动创建设备文件，这是该命令的核心使用场景。

核心特点

1. 专创特殊文件：仅用于创建字符设备、块设备、命名管道，无法创建普通文件/目录；
2. 需指定设备标识：创建设备文件时必须指定主/次设备号，创建命名管道无需指定；
3. 依赖内核驱动：创建的设备文件仅当内核存在对应主设备号的驱动时，才能实现实际设备访问；
4. 权限可控：创建的文件支持通过 chmod/chown 修改传统权限，结合 ACL 实现精细化访问控制；
5. 仅root可执行：创建设备文件需要root 权限（CAP_MKNOD 能力），普通用户无执行权限，保证系统设备安全；
6. 轻量无依赖：直接与内核交互，无额外依赖，执行后立即在文件系统中生成对应特殊文件。

基本语法

mknod 语法围绕文件类型、设备号 设计，核心分为创建设备文件 和创建命名管道 两类，创建设备文件时必须指定主/次设备号，格式为主设备号.次设备号或主设备号 次设备号：

# 核心语法：创建字符/块设备文件（需root权限）
mknod [选项] 设备文件名 [b|c|u] 主设备号 次设备号

# 语法：创建命名管道（FIFO）文件
mknod [选项] 管道文件名 p

# 简写格式：主/次设备号可用点分隔（与空格等价）
mknod 设备文件名 c 1 3  ===  mknod 设备文件名 c 1.3

关键类型标识说明

标识	文件类型	核心特性	示例
b	块设备文件	块访问、有缓存，需主/次设备号	硬盘：mknod /dev/sdb b 8 16
c	字符设备文件	字节流访问、无缓存，需主/次设备号	空设备：mknod /dev/null c 1 3
u	字符设备文件（无缓冲）	与c一致，部分系统为兼容标识，优先用c	同c类型，无实际差异
p	命名管道（FIFO）	进程间通信，无主/次设备号，无设备驱动关联	管道：mknod /tmp/fifo.p p

主/次设备号说明

1. 主设备号（0-4095）：标识内核中的设备驱动程序，相同主设备号对应同一驱动；
2. 次设备号（0-255/65535）：标识同一驱动下的不同物理/虚拟设备，如硬盘分区、多个串口；
3. 号段分配：内核有固定的设备号分配规则（可通过cat /proc/devices查看已注册的主设备号），自定义设备建议使用未分配的号段。

常用选项

mknod 设计极简，仅提供少量基础选项，围绕文件权限、创建路径设计，无冗余功能，日常使用掌握3个核心选项即可覆盖所有场景：

选项	核心作用	实用场景
-m	指定创建文件的初始权限	无需创建后再执行chmod，直接设置权限，如-m 666表示所有用户读写
-Z	设置文件的SELinux安全上下文	开启SELinux的系统中，直接指定上下文，避免后续执行chcon
--help	显示帮助信息	快速查看语法、类型标识说明，无需查阅手册

权限说明

1. 设备文件权限：传统rwx权限，r为读设备、w为写设备、x一般无意义（部分设备用于执行/ioctl）；
2. 命名管道权限：r为读管道、w为写管道，无x权限；
3. 默认权限：未指定-m时，默认权限为0600（仅root读写），需根据需求修改。

经典实操示例

mknod 的使用场景分为创建设备文件 和创建命名管道 两大类，所有操作均需root权限（sudo/切换root），示例贴合内核调试、系统运维、进程间通信的真实场景，可直接复用。

前置准备

1. 切换为root用户或使用sudo，获取执行权限；
2. 查看系统已注册的设备号：cat /proc/devices（查看字符设备用cat /proc/char_devices，块设备用cat /proc/block_devices）；
3. 验证特殊文件类型：用ls -l查看，设备文件首字符为b/c，命名管道首字符为p。

# 切换root
su - root
# 查看已注册的字符/块设备主设备号
cat /proc/devices
# 示例输出：字符设备1为mem，3为tty，11为sound；块设备8为sd（硬盘）

场景1：创建经典字符设备------/dev/null（空设备）

/dev/null 是Linux核心的字符设备，用于丢弃所有写入的数据，读取则返回空，手动创建可验证mknod基础用法，主设备号1、次设备号3为内核固定分配：

# 创建字符设备/dev/mynull，主1次3，初始权限666（所有用户读写）
mknod -m 666 /dev/mynull c 1 3

# 验证文件类型和权限（ls -l首字符为c，权限-rw-rw-rw-）
ls -l /dev/mynull
# 输出示例：crw-rw-rw- 1 root root 1, 3  月  日 时:分 /dev/mynull

# 测试设备功能（写入数据无输出，读取无内容）
echo "test" > /dev/mynull
cat /dev/mynull

场景2：创建块设备文件------硬盘分区设备

为硬盘分区创建手动设备文件，需先确认分区的主/次设备号（硬盘主设备号固定为8，次设备号按分区规则分配：sda1为1，sda2为2，sdb1为17，依此类推）：

# 创建块设备/dev/my_sdb1，对应U盘分区sdb1，主8次17，权限644
mknod -m 644 /dev/my_sdb1 b 8 17

# 验证文件类型（首字符为b）
ls -l /dev/my_sdb1
# 输出示例：brw-r--r-- 1 root root 8, 17  月  日 时:分 /dev/my_sdb1

# 测试访问（查看分区文件系统）
blkid /dev/my_sdb1

场景3：创建命名管道（FIFO）------进程间通信

创建命名管道实现两个进程间的单向数据传输，无需主/次设备号，标识为p，管道遵循先进先出原则，读进程会阻塞至有写进程写入数据：

# 创建命名管道/tmp/ipc_fifo，初始权限666
mknod -m 666 /tmp/ipc_fifo p

# 验证文件类型（首字符为p）
ls -l /tmp/ipc_fifo
# 输出示例：prw-rw-rw- 1 root root 0  月  日 时:分 /tmp/ipc_fifo

# 测试进程间通信（打开两个终端）
# 终端1：读管道（阻塞，直到终端2写入数据）
cat /tmp/ipc_fifo
# 终端2：写管道（写入后终端1立即输出内容）
echo "Hello Linux IPC" > /tmp/ipc_fifo

场景4：创建自定义字符设备------内核调试

内核开发中，为自定义字符设备驱动创建设备文件，假设自定义驱动注册的主设备号为240（未分配号段），次设备号0为第一个自定义设备：

# 创建自定义字符设备/dev/mydev，主240次0，权限600（仅root访问）
mknod -m 600 /dev/mydev c 240 0

# 验证设备文件
ls -l /dev/mydev
# 输出示例：crw------- 1 root root 240, 0  月  日 时:分 /dev/mydev

# 加载自定义驱动后，即可通过该文件与驱动交互
insmod mydev.ko
cat /dev/mydev  # 读设备数据
echo "cmd" > /dev/mydev  # 写设备指令

场景5：删除已创建的特殊文件

mknod 仅负责创建特殊文件，删除直接使用rm命令，与删除普通文件一致，删除后文件系统接口消失，不影响内核驱动：

# 删除手动创建的字符设备
rm -f /dev/mynull
# 删除命名管道
rm -f /tmp/ipc_fifo
# 删除自定义块设备
rm -f /dev/my_sdb1

高频组合用法

mknod 常与ls -l（验证文件类型）、cat /proc/devices（查看设备号）、chmod/chown（修改权限）、insmod/rmmod（内核驱动操作）搭配，形成设备文件创建-驱动加载-权限配置-设备访问的完整流程，是内核开发、设备调试的标准操作组合。

组合1：自定义字符设备「驱动加载-设备创建-访问测试」

# 步骤1：查看未分配的主设备号（确认240未被使用）
cat /proc/devices
# 步骤2：加载自定义内核驱动
insmod mychar_dev.ko
# 步骤3：创建设备文件，主240次0，权限660（root和dev组可访问）
mknod -m 660 /dev/mychar c 240 0
chown root:dev /dev/mychar
# 步骤4：测试设备访问（读驱动返回的测试数据）
cat /dev/mychar
# 步骤5：卸载驱动并删除设备文件
rmmod mychar_dev
rm -f /dev/mychar

组合2：命名管道「创建-多进程通信-清理」

# 步骤1：创建命名管道，权限600（仅当前用户）
sudo mknod -m 600 /tmp/fifo p
sudo chown $USER:$USER /tmp/fifo
# 步骤2：终端1：启动读进程（持续读取管道数据）
while true; do cat /tmp/fifo; done
# 步骤3：终端2：启动写进程（向管道写入日志）
tail -f /var/log/messages > /tmp/fifo
# 步骤4：结束通信，清理管道
rm -f /tmp/fifo

组合3：系统设备恢复------手动重建/dev/tty（串口设备）

系统udev异常导致/dev/tty1（虚拟控制台）丢失时，手动重建，主设备号4、次设备号1为内核固定分配：

# 步骤1：查看串口设备主设备号
grep tty /proc/devices
# 步骤2：重建tty1，主4次1，权限620（root和tty组）
mknod -m 620 /dev/tty1 c 4 1
chown root:tty /dev/tty1
# 步骤3：验证设备可用
ls /dev/tty1

关键注意事项

1. 必须root权限：执行mknod需要root或CAP_MKNOD能力，普通用户执行会提示「权限拒绝」，可通过sudo提升权限；
2. 设备号需匹配内核：创建的设备文件主设备号必须与内核中已注册的驱动一致，否则读写文件会提示「没有那个设备或地址」；
3. 勿修改系统默认设备：系统自动创建的/dev下设备文件（如sd*、tty*、null）请勿手动删除/重建，否则会导致设备无法使用，异常时通过udevadm trigger重建；
4. 命名管道与匿名管道的区别：mknod创建的是命名管道（FIFO） ，有文件系统路径，可跨任意进程使用；匿名管道由|创建，无路径，仅能用于父子进程间通信；
5. 设备文件无实际数据：设备文件仅为访问接口，无实际文件内容，文件大小始终为0，读写操作均映射为内核驱动的函数调用；
6. 权限配置需谨慎：设备文件权限过宽（如666）会导致普通用户随意访问/操作设备，造成系统安全风险，建议按「最小权限原则」配置（如仅root访问为600）；
7. 自定义设备号避用已分配段：查看/proc/devices确认未分配的主设备号，自定义设备建议使用240-255（内核预留的自定义号段），避免与系统设备冲突。

与mkfifo的区别

mkfifo 是专门创建命名管道 的命令，与mknod 文件名 p功能完全一致，二者是等价实现，核心区别仅为专用性，可根据使用习惯选择：

命令	支持创建的文件类型	核心用途	等价用法
mknod	字符设备、块设备、命名管道	通用特殊文件创建，侧重设备文件	mknod fifo.p p = mkfifo fifo.p
mkfifo	仅命名管道	专用命名管道创建，侧重进程间通信	无其他功能，仅等价于mknod的p类型

使用建议：创建设备文件用mknod，创建命名管道用mkfifo，更符合命令语义，便于代码/脚本的可读性。

总结

mknod 是 Linux 中手动创建特殊设备文件的核心工具，核心价值是为内核设备驱动、进程间通信提供文件系统级的访问接口，实现用户空间与内核空间的交互，是内核开发、设备驱动调试、系统异常恢复的基础工具，核心要点可总结为：

1. 核心功能：创建字符设备（c）、块设备（b）、命名管道（p），其中设备文件需指定主/次设备号，命名管道无需；
2. 核心前提：必须root权限，设备文件主设备号需与内核驱动匹配，否则无法实际使用；
3. 常用选项：-m指定初始权限，是最核心的实用选项，避免后续执行chmod；
4. 类型识别：通过ls -l首字符区分类型（b=块、c=字符、p=管道），所有特殊文件大小均为0；
5. 配套工具：与cat /proc/devices（查设备号）、insmod（加载驱动）、chmod/chown（配权限）搭配使用；
6. 避坑关键：勿修改系统默认设备文件，按最小权限原则配置设备权限，自定义设备号使用内核预留段。