块设备驱动（使用内存模拟）

Posted 2020-10-27 Zackary.Liu

驱动的完成步骤：

1. 分配一个 gendisk 结构体
2. 注册块设备
3. 分配一个 request_queue 队列
4. 配置 gendisk
5. 完成上一篇框架中提到的 "处理函数"
6. 添加磁盘 add_disk

初始化程序如下

static int ram_block_init(void)
{
    int major;
    struct request_queue *queue;
    struct gendisk *ramdisk;

    /* 分配 gendisk */
    ramdisk = alloc_disk(1);

    major = register_blkdev(0, DEVICE_NAME);

    /* 分配队列 */
    queue = blk_init_queue(ram_block_request, &ramblock_lock);

    /* 配置 gendisk */
    ramdisk->queue = queue;
    ramdisk->major = major;
    ramdisk->first_minor = 0;
    ramdisk->fops = &ram_block_fops;

    sprintf(ramdisk->disk_name, "RamBlock");
    
    /* 设置容量 */
    set_capacity(ramdisk, RAMBLOCK_SIZE / 512);

    /* 分配一段空间供传输使用 */
    ramblock_buf = kzalloc(RAMBLOCK_SIZE, GFP_KERNEL);

    /* 添加磁盘 */
    add_disk(ramdisk);
    
    return 0;
}

module_init(ram_block_init);

ram_block_fops 及 ramblock_getgeo 函数

static struct block_device_operations ram_block_fops = {
    .owner      = THIS_MODULE,
    .getgeo     = ramblock_getgeo,
};

static int ramblock_getgeo(struct block_device *bdev, struct hd_geometry *geo)
{
    /* 配置磁盘的磁头、柱面和扇区数量 */
    geo->heads     = 2;
    geo->cylinders = 32;
    geo->sectors   = RAMBLOCK_SIZE/2/32/512;
    
    return 0;
}

队列处理函数

static void ram_block_request(struct request_queue *q)
{
    struct request *req;

    /* 获取到 request */
    req = blk_fetch_request(q);
    while (req) {
        /* 获取偏移和数据长度信息 */
        unsigned long offset = blk_rq_pos(req) << 9;
        unsigned long len = blk_rq_cur_bytes(req);

        /* 通过传输方向来确定数据的拷贝 */
        if (rq_data_dir(req) == READ)
            memcpy(req->buffer, ramblock_buf+offset, len);
        else
            memcpy(ramblock_buf+offset, req->buffer, len);
        
        /* 如果队列没有结束，获取到下一个 request */
        if (!__blk_end_request_cur(req, 0))
            req = blk_fetch_request(q);
    }
}

测试

1. 编译并安装驱动
2. 使用 mkdosfs 工具来格式化磁盘（mkdosfs /dev/RamBlock）
3. mount 磁盘至一个文件夹，例如 /tmp
4. 进入 /tmp 创建一个文件并写入内容
5. umount 后再次 mount 查看文件内容

参考：
drivers\block\z2ram.c