linux 块设备-整理（一）

1. 基本概念：

linux设备驱动开发详解（宋宝华）：

字符设备与块设备 I/O 操作的不同如下。
(1)块设备只能以块为单位接受输入和返回输出,而字符设备则以字节为单位。

大多数设备是字符设备,因为它们不需要缓冲而且不以固定块大小进行操作。
(2)块设备对于 I/O 请求有对应的缓冲区,因此它们可以选择以什么顺序进行响应,字符设备无须缓冲且被直接读写。

对于存储设备而言调整读写的顺序作用巨大,因为在读写连续的扇区比分离的扇区更快。
(3)字符设备只能被顺序读写,而块设备可以随机访问。

虽然块设备可随机访问,但是对于磁盘这类机械设备而言,顺序地组织块设备的访问可以提高性能。

对于块设备而言，最重要的，就是处理请求,对请求的排队和整合由 I/O 调度算法解决,

因此,块设备驱动的核心就是请求处理函数或“制造请求”函数。

块设备中最小的可寻址单元是扇区,扇区大小一般是 2 的整数倍,最常见的大小是 512 字节。

扇区的大小是设备的物理属性,扇区是所有块设备的基本单元,块设备无法对比它还小的单元进行寻址和操作,

不过许多块设备能够一次就传输多个扇区。虽然大多数块设备的扇区大小都是 512 字节,

不过其他大小的扇区也很常见,比如,很多 CD-RO M 盘的扇区都是 2KB。

不管物理设备的真实扇区大小是多少,内核与块设备驱动交互的扇区都以 512 字节为单位

在块设备驱动的模块加载函数中通常需要完成如下工作。
1 分配、初始化请求队列,绑定请求队列和请求函数。
2 分配、初始化 gendisk,给 gendisk 的 major、fops、queue 等成员赋值,最后添加 gendisk。
3 注册块设备驱动。

具体代码：

#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/genhd.h>
#include <linux/hdreg.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/blkdev.h>
#include <linux/blkpg.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/io.h>

#include <asm/system.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/dma.h>

static struct gendisk *ramblock_disk;
static request_queue_t *ramblock_queue;

static int major;

static DEFINE_SPINLOCK(ramblock_lock);

static struct block_device_operations ramblock_fops = {
	.owner	= THIS_MODULE,
};

#define RAMBLOCK_SIZE (1024*1024)

static void do_ramblock_request(request_queue_t * q)
{
	static int cnt = 0;
	printk("do_ramblock_request %d\n", ++cnt);
}

static int ramblock_init(void)
{
	/* 1. 分配一个gendisk结构体 */
	ramblock_disk = alloc_disk(16); /* 次设备号个数: 分区个数+1 */

	/* 2. 设置 */
	/* 2.1 分配/设置队列: 提供读写能力 */
	ramblock_queue = blk_init_queue(do_ramblock_request, &ramblock_lock);
	ramblock_disk->queue = ramblock_queue;
	
	/* 2.2 设置其他属性: 比如容量 */
	major = register_blkdev(0, "ramblock");  /* cat /proc/devices */	
	ramblock_disk->major       = major;
	ramblock_disk->first_minor = 0;
	sprintf(ramblock_disk->disk_name, "ramblock");
	ramblock_disk->fops        = &ramblock_fops;
	set_capacity(ramblock_disk, RAMBLOCK_SIZE / 512);

	/* 3. 注册 */
	add_disk(ramblock_disk);

	return 0;
}

static void ramblock_exit(void)
{
	unregister_blkdev(major, "ramblock");
	del_gendisk(ramblock_disk);
	put_disk(ramblock_disk);
	blk_cleanup_queue(ramblock_queue);
}

module_init(ramblock_init);
module_exit(ramblock_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

linux 块设备-整理（一）

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