dev/null 从哪来的？为什么没它，一半脚本都得出错？

每个 Linux 系统里都有 /dev/null 这个文件。它大小为 0 字节，但每天都有数 TB 的垃圾输出被倒进这里。而一旦把它删除，cron、ssh 以及你一半的 bash 脚本都会直接瘫痪。下面就来讲讲，这个文件是怎么来的，为什么它不是普通文件，而是一种伪设备，以及有哪些东西依赖着它。

/dev/null 其实有一位物理上的前身：位桶（bit bucket）。在 IBM 的电传打字机上，从纸带和穿孔卡片上打孔冲下来的纸屑会落进一个专门的容器里，大家戏称它为“bit bucket”。没人再需要的东西都被送到那里，而送进去的东西再也不会回来……这很有象征意味，而 IT 人又偏偏喜欢象征，于是这个说法就流传了下来，并进入了编程领域。

例如，1972 年 Signetics 的工程师发布过一份恶搞的 25120 芯片数据手册。按照这份手册，它是一种只写存储器，根本无法从中读出任何内容。

这段是 Signetics 25120 WOM 恶搞数据手册里的经典文字，故意把 MOS 的 P 沟道、N 沟道解释成“毕达哥拉斯式”“拿破仑式”，还编出了一个“neu 沟道”。

我插入这段小小的历史回顾，是想说明：“空设备”的历史早在类 Unix 操作系统中出现之前就已经存在了。其他操作系统也有类似丢弃无用输出的做法：

• 在 DOS 中，这个设备叫 NUL；

• 在 OpenVMS 中使用 NL: 这个表示法；

• 在 AmigaOS 中使用的是 NIL: 处理程序；

• 而在 IBM 大型机的 JCL 中，类似角色由参数 DD DUMMY 扮演。

1969 年夏天，肯·汤普森几乎独自待了将近一个月，用 PDP-7 的汇编语言写下了第一版 Unix 操作系统。1973 年 11 月，第四版程序员手册出版时，/dev 目录中赫然写着一条技术说明：/dev/null 是一个空的普通文件。写入它虽然有效，但文件会在磁盘上增长，因此不得不时不时手动清理。

一年后，在第五版中，/dev/null 已被定位为一种特殊的字符设备，其语义是“写入总是成功，任何地方都不保存，而读取立即返回文件末尾”。

后来，这个“位桶”开始发展出自己的家族。再往后，/dev/null 旁边出现了 /dev/zero，它在被读取时会返回一串零字节流。有趣的是，它最初是为了给共享库提供匿名内存，而不是用来清理磁盘。后来又出现了 /dev/full：一个总是回答“没有空间”的设备。在 Linux 中，负责这些设备的是 drivers/char/mem.c 文件。

我通过 ls -l /dev/null 来剖析它：

ls -l /dev/null


crw-rw-rw- 1 root root 1, 3 ... /dev/null

开头的字母 c 表示 character device：字符设备。它是驱动程序的入口点，而数字 1 和 3 告诉内核，在访问时究竟调用哪个驱动程序、哪个处理函数。

最重要的是，写入 /dev/null 时，数据哪里也不会去（字面意义上的）。drivers/char/mem.c 中的 write_null 函数只是返回 count，告诉程序指定数量的字节已成功写入，尽管它并未对这些字节执行任何操作。而 read_null 函数则返回零，程序会将其视为文件结束或 EOF。

该文件的权限是 666，任何用户都可以读写。这是开发者有意而为之，因为 null 必须始终对所有进程可用。

写入 /dev/null 时无需访问磁盘，因此结果取决于系统调用和数据准备。

此外，注意 /dev/null 不是目录，mv file /dev/null 不会将文件丢弃。该命令实际会覆盖 /dev/null ，造成设备损坏。如果执行完这条命令后，你的正常 null 突然消失了（自己就没了，对，没错），那就该去学 mknod 了。

稍微岔开一下：在九十年代的《Unix 系统管理恐怖故事集》里，有一个故事讲的是一个管理员删除了 /dev/null，不久之后它被重新创建成了一个普通文件。此后系统里开始出现极其严重的权限问题，而他却弄不明白原因（毕竟是个新手）。

同一本书里还有一个关于清理位桶的妙语：一条错误信息，要求你清理一个根本扔不进任何东西的垃圾桶。

回到正题，在 Shell 的世界里，/dev/null 的经典用法就是将输出送往虚无：

command > /dev/null 2>&1

首先 stdout 被送入 /dev/null，随后 stderr 也被重定向到同一处。如果把结构反过来写（2>&1 > /dev/null），错误信息仍会继续往外冒。那么，如果 /dev/null 被删除，非特权进程就会开始报错，而某个特权进程可能会在它的位置创建一个普通文件 null。接着还会出现其他问题：

• 数据将不再消失；

• 对其他用户来说，访问权限会变得不合适；

• 读取也不再会返回文件末尾。

在现代操作系统上，如果 /dev 挂载在 devtmpfs 或 tmpfs 上，这样的文件就会占用内存。而如果 /dev 位于普通文件系统上，那么相应分区的可用空间就会受到威胁。可怕吗？还有更可怕的。

cron 也会出问题。任何输出没有被发送到 /dev/null 的任务，都会给任务所有者发一封邮件；而在没有邮件服务的服务器上，这些邮件会堆积在 /var/mail 中，或者作为错误落进日志里。可以通过 MAILTO="" 关闭发送，而要抑制某条具体命令的输出，靠的正是重定向到 /dev/null。

守护进程也与它相关。脱离终端的过程，传统上会把 stdin、stdout 和 stderr 重定向到 /dev/null。如果这个设备不存在，守护进程就无法正确脱离终端。在 systemd 中，同样的逻辑隐藏在 StandardOutput=null 和 StandardError=null 指令里，而这里指的正是那个 /dev/null。

此外，大量工具在启动时会打开 /dev/null，把它当作空输入的替代。在脚本中，人们用 </dev/null 这一手法来压制那些会挂起等待输入的交互式程序——fsck、某些安装程序，以及会不断提问的 apt。如果没有可用的 /dev/null，这类写法就会变得不可预测，而调试这种问题可不是什么好事。

最后，/dev/null 还与 ssh 形成了一种循环关系：

while read host; do


    ssh $host uptime


    done < hosts.txt

它（这种循环）可能会跳过一部分主机，因为 SSH 会读取标准输入，并从 read 所处理的那个文件中取走数据。通常，人们会用 -n 参数或从 /dev/null 重定向输入来解决这个问题，但两种做法都依赖于该文件能否正常工作。

要检查你的 /dev/null 是不是真的存在、还能不能用，可以通过以下方式：

stat -c 'type=%F mode=%a major=%t minor=%T' /dev/null 

输出结果应当是 type=character special file mode=666 major=1 minor=3。如果那里显示的是 regular file，那我有坏消息要告诉你，而你刚刚读的这一节就没白读。

顺便说一句，恢复被删除的 /dev/null 可以用以下命令：

sudo mknod -m 666 /dev/null c 1 3

mknod 会创建一个设备文件，c 表示该设备是字符设备，1 和 3 分别是主设备号和次设备号。不过顺带一提，在实际运行的系统中，/dev 通常位于 tmpfs 上并由 udev 管理，所以重启之后，这个设备会自己恢复。

重要提示，如果 /dev/null 的位置上已经出现了一个普通文件，那么 mknod 会以 File exists 错误失败。这种情况下，先删除这个不正确的文件：

sudo rm -f -- /dev/null


sudo mknod -m 666 /dev/null c 1 3

之后再次运行 mknod，并检查结果。

除了压制输出之外，它最常见的用途就是在不删除文件的情况下清空文件。如果某个日志文件还持有打开的文件描述符，就不能删除它，但可以把它清零：

: > /var/log/myapp.log


# 或者用老办法：


cat /dev/null > /var/log/myapp.log

应用程序会继续写入同一个文件，而空间会被释放。不过，这种做法主要适用于以追加模式打开日志的程序。

另外，/dev/null 作为输入端的“虚空来源”也很方便。例如，GNU tar 能识别出归档被输出到 /dev/null，并为了优化而跳过读取文件内容。如果确实需要读取文件，就应该让归档数据通过管道：

tar -cf - /etc | cat > /dev/null

如果需要整个管道的退出码，请输入：

set -o pipefail


tar -cf - /etc | cat > /dev/null

顺便也讲讲它的小兄弟：/dev/full，它的行为就像一块已满的磁盘（任何写入都会返回 ENOSPC）：

echo test > /dev/full


echo: write error: No space left on device

而 /dev/zero 则在需要一个指定大小的文件，或者要进行彻底擦除时派上用场：

# 一个大小为 1 GiB、填充零的文件


dd if=/dev/zero of=test.bin bs=1M count=1024


# 将零写入所有可用的逻辑块


sudo dd if=/dev/zero of=/dev/sdX bs=1M status=progress

至于第二条命令，想必你也明白，最关键的就是别把 sdX 弄错了。

/dev/null 是一个罕见的例子，一个想法的实用性被时间所证明。在我看来，这就是好的抽象该有的样子：0配置、0文档、0意外。

你最常用 /dev/null 做什么？

作者丨SrvTrantor      编译丨dbaplus社群

来源丨网址：https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/1074010/

dbaplus社群欢迎广大技术人员投稿，投稿邮箱：editor@dbaplus.cn