块设备（二）

来源：互联网发布：java车位管理系统源码编辑：程序博客网时间：2024/06/08 05:24

块设备驱动(二)

块设备数据访问流程：

generic_make_request () ------> __genenric_make_request() -----> q->make_request_fn(q, bio)

当有用户需求来的时候，在通用块层使用generic_make_request () 形成一个请求，然后调用

__genenric_make_request(bio)形成一个bio，再调用块设备请求队列的q->make_request_fn(q, bio)，每个块设备请求队列request_queue都有一个函数指针，

struct request_queue {

.......................

make_request_fn *make_request_fn ;

......................

}

struct request_queue *blk_init_queue(request_fn_proc *rfn，spinlock *lock) {

return blk_init_queue_node (rfn，lock，-1) ；

}

blk_init_queue_node (request_fn_proc *rfn，spinlock *lock) {

......................

blk_queue_make_request (q, __make_request) ; //把等待队列q和函数__make_request关联，__make_request负责制造struct request，每个请求由struct request描述

.........................

}

void blk_queue_make_request (struct request_queue *q，make_request_fn *mfn) {

.........................

q->make_request_fn = mfn ;

.........................

}

make_request制造请求元素是Bio，1个struct Bio代表一次块设备I/O请求，IO调度器可将连续的bio合并成一个请求struct request，对每个扇区的访问就是一个bio，request把连续的访问合在一起，通过__make_reques按照调度算法访问磁盘合并bio，提高访问效率。

struct bio {

secotor_t bi_sector ; //要访问的第一个扇区

unsigned int bi_size ; //以字节为单位传输数据的大小

struct bio_vec *bi_io_vec ; //实际的vec列表

...........................

};

struct bio_vec {

struct page *bv_page ; //页指针

unsigned int bv_len ; //传输的数据长度

unsigned int bv_offset ; //偏移量

}; //反应用户信息，从磁盘读取数据的存放位置，存放在哪一页以及偏移

有的块设备需要调度算法去支撑，比如磁盘的磁头要移动，但是有的设备没有这种移动，比如内存、U盘，就不要这种调度器，不用制作make_request，直接依次处理bio，这样就不会形成register。要直接处理bio就不许内核提供的处理函数__make_request，自己实现请求队列里的__make_request_fn。

自己实现：

request_queue_t *blk_alloc_queue (int gfp_mask) 分配一个请求队列。

void blk_queue_make_request (request_queue_t *q, make_request_fn *mfn)

把自己实现的bio请求处理函数mfn赋值给请求队列q里的成员q->make_request_fn = mfn。

块设备驱动程序(不使用IO调度器)#define SIMP_BLKDEV_DEVICEMAJOR        COMPAQ_SMART2_MAJOR#define SIMP_BLKDEV_DISKNAME        "simp_blkdev"#define SIMP_BLKDEV_BYTES        (16*1024*1024)static struct request_queue *simp_blkdev_queue;static struct gendisk *simp_blkdev_disk;unsigned char simp_blkdev_data[SIMP_BLKDEV_BYTES];static int simp_blkdev_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)//在simple-blk.c传给request_queue，从里取出request处理，这里传给request和bio{        struct bio_vec *bvec;        int i;        void *dsk_mem;        if ((bio->bi_sector << 9) + bio->bi_size > SIMP_BLKDEV_BYTES) {　　//访问数据量是否超出磁盘范围                printk(KERN_ERR SIMP_BLKDEV_DISKNAME                        ": bad request: block=%llu, count=%u\n",                        (unsigned long long)bio->bi_sector, bio->bi_size);#if LINUX_VERSION_CODE < KERNEL_VERSION(2, 6, 24)//程序的兼容性                bio_endio(bio, 0, -EIO);#else                bio_endio(bio, -EIO);#endif                return 0;        }        dsk_mem = simp_blkdev_data + (bio->bi_sector << 9);  bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {//bio由一个一个段构成，对于每个段要去进行相应处理                void *iovec_mem;                switch (bio_rw(bio)) {  //判断bio方向                case READ:                case READA:                        iovec_mem = kmap(bvec->bv_page) + bvec->bv_offset;　　//kmap把页指针转换成地址加上偏移得到数据位于地址。                        memcpy(iovec_mem, dsk_mem, bvec->bv_len);                        kunmap(bvec->bv_page);                        break;                case WRITE:                        iovec_mem = kmap(bvec->bv_page) + bvec->bv_offset;                        memcpy(dsk_mem, iovec_mem, bvec->bv_len);                        kunmap(bvec->bv_page);                        break;                default:                        printk(KERN_ERR SIMP_BLKDEV_DISKNAME                                ": unknown value of bio_rw: %lu\n",                                bio_rw(bio));#if LINUX_VERSION_CODE < KERNEL_VERSION(2, 6, 24)                        bio_endio(bio, 0, -EIO);#else                        bio_endio(bio, -EIO);#endif                        return 0;                }                dsk_mem += bvec->bv_len;        }#if LINUX_VERSION_CODE < KERNEL_VERSION(2, 6, 24)        bio_endio(bio, bio->bi_size, 0);#else        bio_endio(bio, 0);#endif        return 0;}//没有request，直接拿到处理bio，绕过调度算法struct block_device_operations simp_blkdev_fops = {        .owner                = THIS_MODULE,};static int __init simp_blkdev_init(void){        int ret;        simp_blkdev_queue = blk_alloc_queue(GFP_KERNEL);//分配一个请求队列        if (!simp_blkdev_queue) {                ret = -ENOMEM;                goto err_alloc_queue;        }        blk_queue_make_request(simp_blkdev_queue, simp_blkdev_make_request);　　//绑定make_request和请求队列，在simple-blk.c当有请求后，首先调用内核__make_request，然后调用自己提供的simp_blkdev_do_request，在本程序没有使用__make_rwquest有bio时，直接交给simp_blkdev_make_request，自己要实现其他调度算法，把bio按照自己方法处理形成一个request。        simp_blkdev_disk = alloc_disk(1);        if (!simp_blkdev_disk) {                ret = -ENOMEM;                goto err_alloc_disk;        }        strcpy(simp_blkdev_disk->disk_name, SIMP_BLKDEV_DISKNAME);        simp_blkdev_disk->major = SIMP_BLKDEV_DEVICEMAJOR;        simp_blkdev_disk->first_minor = 0;        simp_blkdev_disk->fops = &simp_blkdev_fops;        simp_blkdev_disk->queue = simp_blkdev_queue;        set_capacity(simp_blkdev_disk, SIMP_BLKDEV_BYTES>>9);        add_disk(simp_blkdev_disk);　　//填充gendisk并注册到内核        return 0;err_alloc_disk:        blk_cleanup_queue(simp_blkdev_queue);err_alloc_queue:        return ret;}static void __exit simp_blkdev_exit(void){        del_gendisk(simp_blkdev_disk);        put_disk(simp_blkdev_disk);        blk_cleanup_queue(simp_blkdev_queue);}module_init(simp_blkdev_init);module_exit(simp_blkdev_exit);

0 0