前言

@和原子哥一起学习Linux

开发环境：I.MX6Ull开发板

参考书籍：
《【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.6.pdf》
《linux设备驱动开发详解-基于最新的linux4.0内核》

个人学习笔记，欢迎讨论

一、什么是块设备？

块设备驱动其实就是存储设备驱动，块设备只能以块为单位进行读写访问。

二、使用梳理

linux 内核使用 gendisk 来描述一个磁盘设备，使用request_queue、 request 和 bio去读写数据，每个磁盘(gendisk)都要分配一个 request_queue。

内核将对块设备的读写都发送到请求队列 request_queue 中， request_queue 中是大量的request(请求结构体)，而 request 又包含了 bio， bio 保存了读写相关数据。

对于机械硬盘而言，将那些杂乱的访问按照一定的顺序进行排列可以有效提高磁盘性能， linux 里面针对不同的存储设备实现了不同的 I/O 调度算法。
1）机械硬盘这样的存储设备，需要 I/O 调度器来优化数据读写过程，需要使用请求队列读写设备
2）对于 EMMC、 SD 卡这样的非机械设备，可以进行完全随机访问，所以就不需要复杂的 I/O 调度器，不需要请求队列

1.使用请求队列

1.1 初始化

省略错误。。。

 //申请内存ramdisk.ramdiskbuf = kzalloc(RAMDISK_SIZE, GFP_KERNEL);。。。//初始化自旋锁，后面用spin_lock_init(&ramdisk.lock);//注册块设备ramdisk.major = register_blkdev(0, RAMDISKNAME);。。。//申请设备gendisk,申请3个分区ramdisk.gendisk = alloc_disk(RAMDISK_MINOR);。。。//分配初始化请求队列ramdisk.queue = blk_init_queue(do_ramdisk_request, &ramdisk.lock);。。。//注册diskramdisk.gendisk->major = ramdisk.major;ramdisk.gendisk->first_minor = 0; //起始设备号ramdisk.gendisk->fops = &ramdisk_fops;ramdisk.gendisk->queue = ramdisk.queue;sprintf(ramdisk.gendisk->disk_name, RAMDISKNAME);//使用 set_capacity 函数设置本块设备容量大小set_capacity(ramdisk.gendisk, RAMDISK_SIZE/512);//将 gendisk 添加到内核中，也就是向内核添加一个磁盘设备。add_disk(ramdisk.gendisk);return 0;

1.2 队列请求处理函数

static void ramdisk_transfer(struct request *req)
{unsigned long start = blk_rq_pos(req) << 9; //扇区地址转字节地址unsigned long len  = blk_rq_cur_bytes(req);//使用 bio_data 函数获取请求中 bio 保存的数据void *buffer = bio_data(req->bio);if (rq_data_dir(req) == READ)memcpy(buffer, (char *)ramdisk.ramdiskbuf + start, len);elsememcpy((char *)ramdisk.ramdiskbuf + start, buffer, len);
}static void do_ramdisk_request(struct request_queue *q)
{struct request *req;int err = 0;//循环处理队列req = blk_fetch_request(q);while (req != NULL) {ramdisk_transfer(req);//* 判断是否为最后一个请求，如果不是的话就获取下一个请求if (!__blk_end_request_cur(req, err))req = blk_fetch_request(q);}
}

2.不使用请求队列

2.1 初始化

省略错误。。。

 //申请内存ramdisk.ramdiskbuf = kzalloc(RAMDISK_SIZE, GFP_KERNEL);。。。//注册设备ramdisk.major = register_blkdev(0, RAMDISKNAME);。。。//申请设备gendisk,申请3个分区ramdisk.gendisk = alloc_disk(RAMDISK_MINOR);。。。

//分配初始化请求队列
ramdisk.queue = blk_alloc_queue(GFP_KERNEL);
。。。
//设置制造请求
blk_queue_make_request(ramdisk.queue, ramdisk_make_request_fn);

 //注册diskramdisk.gendisk->major = ramdisk.major;ramdisk.gendisk->first_minor = 0; //起始设备号ramdisk.gendisk->fops = &ramdisk_fops;ramdisk.gendisk->queue = ramdisk.queue;sprintf(ramdisk.gendisk->disk_name, RAMDISKNAME);//使用 set_capacity 函数设置本块设备容量大小set_capacity(ramdisk.gendisk, RAMDISK_SIZE/512);//将 gendisk 添加到内核中，也就是向内核添加一个磁盘设备。add_disk(ramdisk.gendisk);return 0;

2.2 制造请求函数

static void ramdisk_make_request_fn(struct request_queue *q, struct bio *bio)
{int offset;struct bio_vec bvec;struct bvec_iter iter;unsigned long len = 0;offset = bio->bi_iter.bi_sector << 9; //获取设备偏移地址bio_for_each_segment(bvec, bio, iter) {char *ptr = page_address(bvec.bv_page) + bvec.bv_offset;len = bvec.bv_len;if (bio_data_dir(bio) == READ)memcpy(ptr, (char *)ramdisk.ramdiskbuf + offset, len);else if(bio_data_dir(bio) == WRITE) /* 写数据 */memcpy((char *)ramdisk.ramdiskbuf + offset, ptr, len);offset += len;    }set_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);bio_endio(bio, 0);return;
}

运行验证

加载模块
fdisk -l //查看磁盘信息
mkfs.vfat /dev/ramdisk//格式化/dev/ramdisk
mount /dev/ramdisk /tmp//挂载后就可以访问了

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