linux 块设备-整理

Posted 2020-10-26 柒月

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：

 

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1. #include <linux/module.h>  
2. #include <linux/errno.h>  
3. #include <linux/interrupt.h>  
4. #include <linux/mm.h>  
5. #include <linux/fs.h>  
6. #include <linux/kernel.h>  
7. #include <linux/timer.h>  
8. #include <linux/genhd.h>  
9. #include <linux/hdreg.h>  
10. #include <linux/ioport.h>  
11. #include <linux/init.h>  
12. #include <linux/wait.h>  
13. #include <linux/blkdev.h>  
14. #include <linux/blkpg.h>  
15. #include <linux/delay.h>  
16. #include <linux/io.h>  
17.   
18. #include <asm/system.h>  
19. #include <asm/uaccess.h>  
20. #include <asm/dma.h>  
21.   
22. static struct gendisk *ramblock_disk;  
23. static request_queue_t *ramblock_queue;  
24.   
25. static int major;  
26.   
27. static DEFINE_SPINLOCK(ramblock_lock);  
28.   
29. static struct block_device_operations ramblock_fops = {  
30.     .owner  = THIS_MODULE,  
31. };  
32.   
33. #define RAMBLOCK_SIZE (1024*1024)  
34.   
35. static void do_ramblock_request(request_queue_t * q)  
36. {  
37.     static int cnt = 0;  
38.     printk("do_ramblock_request %d\n", ++cnt);  
39. }  
40.   
41. static int ramblock_init(void)  
42. {  
43.     /* 1. 分配一个gendisk结构体 */  
44.     ramblock_disk = alloc_disk(16); /* 次设备号个数: 分区个数+1 */  
45.   
46.     /* 2. 设置 */  
47.     /* 2.1 分配/设置队列: 提供读写能力 */  
48.     ramblock_queue = blk_init_queue(do_ramblock_request, &ramblock_lock);  
49.     ramblock_disk->queue = ramblock_queue;  
50.       
51.     /* 2.2 设置其他属性: 比如容量 */  
52.     major = register_blkdev(0, "ramblock");  /* cat /proc/devices */      
53.     ramblock_disk->major       = major;  
54.     ramblock_disk->first_minor = 0;  
55.     sprintf(ramblock_disk->disk_name, "ramblock");  
56.     ramblock_disk->fops        = &ramblock_fops;  
57.     set_capacity(ramblock_disk, RAMBLOCK_SIZE / 512);  
58.   
59.     /* 3. 注册 */  
60.     add_disk(ramblock_disk);  
61.   
62.     return 0;  
63. }  
64.   
65. static void ramblock_exit(void)  
66. {  
67.     unregister_blkdev(major, "ramblock");  
68.     del_gendisk(ramblock_disk);  
69.     put_disk(ramblock_disk);  
70.     blk_cleanup_queue(ramblock_queue);  
71. }  
72.   
73. module_init(ramblock_init);  
74. module_exit(ramblock_exit);  
75.   
76. MODULE_LICENSE("GPL");