Доступ к последовательным устройствам

Как все устройства в Unix-системах, последовательные порты доступны через файлы устройств в каталоге /dev. Есть два множества файлов устройств, связанных с последовательными драйверами, и для каждого порта имеется по одному файлу каждого множества. В зависимости от файла, к которому обращаются, устройство будет вести себя по-разному.

Файлы из первого множества требуются в случае, если порт используется для приема. Они имеет старший номер 4 и имена ttyS0, ttyS1, ttySn. Второе множество используется для передачи, файлы названы cua0, cua1, cuan и имеют старший номер 5. Младшие номера одинаковы для обоих типов. Если модем подключен к одному из портов от COM1 до COM4, младший номер будет номером COM-порта плюс 63. Если Ваша настройка отлична от этой, например, при использовании платы, поддерживающей множество последовательных линий, пожалуйста, обратитесь к Serial Howto. Таким образом, порт COM1: обозначен как /dev/ttyS0, COM2: как /dev/ttyS1 и так далее.

Файлы серии cua, или "callout", были созданы, чтобы решить проблему ухода от конфликтов на последовательных устройствах для модемов, которые должны поддерживать входящие и исходящие подключения. К сожалению, они создали только лишние проблемы и теперь, вероятно, выйдут из употребления. Давайте кратко рассмотрим проблему.

Linux, как и Unix, позволяет открыть устройство или любой файл более, чем одному процессу одновременно. К сожалению, это редко работает хорошо с tty-устройствами, поскольку два процесса будут почти наверняка сталкиваться друг с другом. К счастью, был изобретен механизм, позволяющий процессу проверять, было ли tty-устройство уже открыто другим процессом. Механизм использует файлы блокировки (lock files). Идея состояла в том, что, когда процесс открывает tty-устройство, он проверит существование файла в специальном месте, с именем, соответствующим устройству, которое процесс хочет открыть. Если файл не существует, процесс создает его и открывает tty-устройство. Если файл существует, процесс считает, что другой процесс уже открыл это tty-устройство, и выполняет соответствующее этой ситуации действие. Для построния системы управления файлами блокировки использован простой прием: создавший файл блокировки процесс должен записать свой process ID (pid) в него.

Механизм файлов блокировки работает хорошо, если все файлы пишутся в определенное место, и все программы знают, где их искать и создавать. Но в Linux единого мнения по данному вопросу не было до появления Linux Filesystem Standard, который определил стандартное расположение для файлов блокировки. Раньше эти файлы хранились минимум в четырех каталогах: /usr/spool/locks, /var/spool/locks, /var/lock и /usr/lock. Беспорядок вызвал хаос. Программы открывали файлы блокировки в различных каталогах и при этом пытались управлять одними и теми же устройствами. Получалось, будто файлы блокировки не использовались вообще.

Устройства cua были созданы, чтобы обеспечить решение этой проблемы. Вместо использования файлов блокировки, чтобы предотвратить столкновения между программами, желающими использовать последовательные устройства было решено, что ядро может обеспечивать простые средства для решения того, кто должен иметь доступ. Если устройство ttyS было уже открыто, попытка открыть cua кончится ошибкой, которую программа могла бы интерпретировать соответствующим образом. Если устройство cua было уже открыто, и была сделана попытка открыть ttyS, запрос будет заблокирован, то есть, он будет ждать, пока cua не будет закрыто другим процессом. Это работало хорошо, если Вы имели один модем, который сконфигурировали для дозвона к провайлеру и приема входящих звонков. Но это не работало в средах, где есть много программ, желающих работать на том же самом устройстве. Единственный способ решить проблему состоял в том, чтобы использовать файлы блокировки! С чего начали, к тому и вернулись...

Решение принес стандарт файловой системы Linux Filesystem Standard. Теперь файлы блокировки хранятся в /var/lock, а имя файла для блокировки устройства ttyS1 выглядит как LCK..ttyS1. Файлы блокировки cua должны также войти в этот каталог, но использование устройств cua теперь явно излишне.

strings binaryfile | grep lock

$ ls -l /dev/ttyS*
0 crw-rw----   1 uucp     dialout    4,  64 Oct 13  1997 /dev/ttyS0
0 crw-rw----   1 uucp     dialout    4,  65 Jan 26 21:55 /dev/ttyS1
0 crw-rw----   1 uucp     dialout    4,  66 Oct 13  1997 /dev/ttyS2
0 crw-rw----   1 uucp     dialout    4,  67 Oct 13  1997 /dev/ttyS3

# mknod -m 666 /dev/ttyS1 c 4 65
# chown uucp.dialout /dev/ttyS1