引言

bread 块设备读取函数，顾名思义就是读取块设备内容的函数，这个函数的第一次调用是在main函数里面进程1的init()函数里面，sys_setup函数调用的。
第一次调用主要是为了读取硬盘上的第一个扇区的内容，因为第一个扇区有着分区表等重要信息。
bread的技术路线特别长，可以说它操作系统里面的缓冲区，请求项，驱动等多个版本都结合起来，想要充分理解整个函数，是十分需要耐心的。
OK，Let GO.

Go

我们看第一次调用bread函数的上下文：

for (drive=0 ; drive<NR_HD ; drive++) {if (!(bh = bread(0x300 + drive*5,0))) {printk("Unable to read partition table of drive %d\n\r",drive);panic("");}if (bh->b_data[510] != 0x55 || (unsigned char)bh->b_data[511] != 0xAA) {printk("Bad partition table on drive %d\n\r",drive);panic("");}p = 0x1BE + (void *)bh->b_data;for (i=1;i<5;i++,p++) {hd[i+5*drive].start_sect = p->start_sect;hd[i+5*drive].nr_sects = p->nr_sects;}brelse(bh);}

其中调用语句为bh=bread(0x300+drive*5,0)
传入的参数有两个：dev和block。表示读取设备号为dev，块号为block的那个块的内容。
注意这里的0x300+drive*5 ，和式的8位以上的部分0x3是硬盘的主设备号3，低8位是次设备号。
在linux-0.11中，一种存在以下7种块设备：

struct blk_dev_struct blk_dev[NR_BLK_DEV] = {{ NULL, NULL },        /* no_dev */{ NULL, NULL },     /* dev mem */{ NULL, NULL },        /* dev fd */{ NULL, NULL },     /* dev hd 主设备号为3*/ { NULL, NULL },      /* dev ttyx */{ NULL, NULL },       /* dev tty */{ NULL, NULL }     /* dev lp */
};

注意，其中blk_dev[3]就是被用作硬盘，所以硬盘的主设备号为3.
OK,我们先看bread(0x300,0)这种情况。

bread函数的定义：

struct buffer_head * bread(int dev,int block)//1.有现成的//最新的//不是最新的//2.空闲//3.没空闲//设备号？块号？来保证存活时间尽量长？不应该是先进先出
{struct buffer_head * bh;if (!(bh=getblk(dev,block)))panic("bread: getblk returned NULL\n");if (bh->b_uptodate)//缓冲区与硬盘的是不是一致的,return bh;ll_rw_block(READ,bh);//在驱动里面读wait_on_buffer(bh);if (bh->b_uptodate)return bh;brelse(bh);return NULL;
}

这个函数的技术路线是：
首先，通过getblk()函数得到一个缓冲区，这个缓冲区通过一个buffer_head的指针来维护。
然后，看这个缓存块的内容是否是最新的（或者是否已经同步），这里通过bh->b_update来反映。
如果这个缓存块里面的东西是已经同步过的，那么直接return.
否则，先同步，从磁盘中读取第一个块的内容。

到了这里，我们就要先从宏观上把握缓冲区在内核中作用。
显然，缓冲区是介于磁盘与进程之间的东西。当进程需要读取数据的时候，内核先把数据从磁盘中读到缓冲区里面，然后再从缓冲区里面把数据拷贝到进程空间去。
当进程需要写数据的时候，内核先把进程要写的数据写到缓冲区中，然后内核在把缓冲区的数据写到硬盘上去。

其中，每个缓冲区由设备号和块号来标识，一个缓冲区就对应了硬盘上一个块（这是一个逻辑块，是操作系统的概念，硬盘不存在块的概念，在真实写盘，读盘的时候，需要把这个块号映射到硬盘的扇区号上去）。

我们可能会有疑问了，为什么要有缓冲区的存在？？为什么硬盘来的数据先放到Buffer中，然后再把数据从Buffer拷到进程中去。
答案就是复用。
这是因为，很有可能，同一个设备号、块号的内容在一定的时间内被多次使用。例如，同一个进程可以多次读取同一个块。考虑到硬盘与内存之间读取速度的差异，读一次盘可是需要花费很长时间的，只要能够撞上一次就撞大发了。

其实，内核缓冲区部分的核心思想就是想方设法让里面的缓冲块被复用，那么为了达到这个目的，一种可行的方法就是让里面的缓冲块存活的时间尽量的长。直观的想，存活时间越长，被复用的机会就越大。

OK,我们先看看getblk(dev,block)这个函数。

struct buffer_head * getblk(int dev,int block)
{struct buffer_head * tmp, * bh;repeat:if ((bh = get_hash_table(dev,block)))return bh;//找到相同的tmp = free_list;do {if (tmp->b_count)//找引用计数为0的,也就是找空闲的continue;if (!bh || BADNESS(tmp)<BADNESS(bh)) //找最差的,通过dirt,b_lock//dirt:进程有写这个块,改了缓冲区//b_lock:1.需要把缓冲区的内存写入到硬盘; 2.一个进程读、一个进程写{bh = tmp;if (!BADNESS(tmp))break;}
/* and repeat until we find something good */}while ((tmp = tmp->b_next_free) != free_list);if (!bh)//bh==NULL  说明没有找到空闲的{sleep_on(&buffer_wait);goto repeat;}wait_on_buffer(bh);//bh里面 dirt,lock有可能为0,这个只是相对更好而已 不是一定最好if (bh->b_count)//上面wait的时候,另外一个进程改了goto repeat;while (bh->b_dirt) {sync_dev(bh->b_dev);wait_on_buffer(bh);if (bh->b_count)goto repeat;}
/* NOTE!! While we slept waiting for this block, somebody else might */
/* already have added "this" block to the cache. check it */if (find_buffer(dev,block))goto repeat;
/* OK, FINALLY we know that this buffer is the only one of it's kind, */
/* and that it's unused (b_count=0), unlocked (b_lock=0), and clean */bh->b_count=1;bh->b_dirt=0;bh->b_uptodate=0;//???????????remove_from_queues(bh);bh->b_dev=dev;bh->b_blocknr=block;insert_into_queues(bh);return bh;
}

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