驅動08.塊設備驅動程式

1 塊設備的概述

　　linux支持的兩種重要的設備類型分別是字元設備和塊設備，塊設備可以隨機地以固定大小的塊傳送數據。與字元設備相比，塊設備有以下幾個特殊之處：

　　（1）塊設備可以從數據的任何位置進行訪問

　　（2）塊數據總是以固定長度進行傳輸，即便請求的這是一個位元組

　　（3）對塊設備的訪問有大量的緩存。當進行讀時，如果已經緩存了，就直接使用緩存中的數據，而不再讀設備，對於寫也通過緩存來進行延遲處理。

　　在塊系統中，數據塊指的是固定大小的數據，該固定大小由內核規定，通常是4096個位元組。與數據塊對應的是扇區，它是由設備硬體所決定的一個塊，其大小取決於硬體，常見的硬體的扇區大多都是512個位元組。數據塊的大小都是扇區大小的整數倍。

2 對比之前的字元設備驅動程式的區別；

app：open　　read　　 write

塊: drv_open drv_read drv_write

　　　　　　　硬體

如果按照操作字元設備的那套方法來操作塊設備，效率低，且容易損壞儀器。

塊設備的框架：

app:      open,read,write "1.txt"
---------------------------------------------  文件的讀寫
文件系統: vfat, ext2, ext3, yaffs2, jffs2      (把文件的讀寫轉換為扇區的讀寫)
-----------------ll_rw_block-----------------  扇區的讀寫
                       1. 把"讀寫"放入隊列
                       2. 調用隊列的處理函數(優化/調順序/合併)
            塊設備驅動程式     
---------------------------------------------
硬體:        硬碟,flash

3 分析ll_rw_block函數

　　　　ll_rw_block
        for (i = 0; i < nr; i++) {
            struct buffer_head *bh = bhs[i];
            submit_bh(rw, bh);
                struct bio *bio; // 使用bh來構造bio (block input/output)
                submit_bio(rw, bio);
                    // 通用的構造請求: 使用bio來構造請求(request)
                    generic_make_request(bio);
                        __generic_make_request(bio);
                            request_queue_t *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev); // 找到隊列  
                            
                            // 調用隊列的"構造請求函數"
                            ret = q->make_request_fn(q, bio);
                                    // 預設的函數是__make_request
                                    __make_request
                                        // 先嘗試合併
                                        elv_merge(q, &req, bio);
                                        
                                        // 如果合併不成，使用bio構造請求
                                        init_request_from_bio(req, bio);
                                        
                                        // 把請求放入隊列
                                        add_request(q, req);
                                        
                                        // 執行隊列
                                        __generic_unplug_device(q);
                                                // 調用隊列的"處理函數"
                                                q->request_fn(q);

4 怎麼寫塊設備驅動程式呢？
　　1. 分配gendisk: alloc_disk
　　2. 設置
　　2.1 分配/設置隊列: request_queue_t  // 它提供讀寫能力
    blk_init_queue
　　2.2 設置gendisk其他信息             // 它提供屬性: 比如容量
　　3. 註冊: add_disk
參考：drivers\block\xd.c和drivers\block\z2ram.c
--------------------------------------------------------------編輯於2017-01-13 01:03:00

  1 /*參考:drivers\block\z2ram.c*/
  2 
  3 
  4 #include <linux/module.h>
  5 #include <linux/errno.h>
  6 #include <linux/interrupt.h>
  7 #include <linux/mm.h>
  8 #include <linux/fs.h>
  9 #include <linux/kernel.h>
 10 #include <linux/timer.h>
 11 #include <linux/genhd.h>
 12 #include <linux/hdreg.h>
 13 #include <linux/ioport.h>
 14 #include <linux/init.h>
 15 #include <linux/wait.h>
 16 #include <linux/blkdev.h>
 17 #include <linux/blkpg.h>
 18 #include <linux/delay.h>
 19 #include <linux/io.h>
 20 
 21 #include <asm/system.h>
 22 #include <asm/uaccess.h>
 23 #include <asm/dma.h>
 24 
 25 
 26 #define RAMBLOCK_SIZE (1024*1024)
 27 #define DEVICE_NAME "ramblock"
 28 
 29 static DEFINE_SPINLOCK(ramblock_lock);
 30 
 31 static struct gendisk *ramblock_gendisk;
 32 static int major;
 33 static struct request_queue *ramblock_queue;
 34 static unsigned char *ramblock_buf;
 35 
 36 static int ramblock_getgeo(struct block_device *bdev, struct hd_geometry *geo)
 37 {
 38     geo->heads = 2;
 39     geo->cylinders = 32;
 40     geo->sectors = RAMBLOCK_SIZE/2/32/512;
 41     return 0;
 42 }
 43 
 44 
 45 static struct block_device_operations ramblock_fops = {
 46     .owner    = THIS_MODULE,
 47     .getgeo    = ramblock_getgeo,
 48 };
 49 
 50 static void do_ramblock_request(request_queue_t *q)
 51 {    
 52     struct request *req;
 53     if((req = elv_next_request(q)) != NULL)
 54     {
 55         unsigned long offset = req->sector <<9;
 56         unsigned long len = req->current_nr_sectors << 9;
 57 
 58         if (rq_data_dir(req) == READ)
 59         {
 60             memcpy(req->buffer, ramblock_buf+offset, len);
 61         }
 62         else
 63         {
 64             memcpy(ramblock_buf+offset, req->buffer, len);
 65         }
 66         end_request(req, 1);
 67             
 68     }
 69 
 70 
 71 }
 72 
 73 static int ramblock_init(void)
 74 {    
 75     ramblock_gendisk = alloc_disk(16);
 76 
 77     ramblock_queue = blk_init_queue(do_ramblock_request, &ramblock_lock);
 78        ramblock_gendisk->queue = ramblock_queue;
 79 
 80 
 81     major = register_blkdev(0, DEVICE_NAME);
 82         ramblock_gendisk->major = major;
 83         ramblock_gendisk->first_minor = 0;
 84         ramblock_gendisk->fops = &ramblock_fops;
 85         sprintf(ramblock_gendisk->disk_name, "ramblock");
 86     set_capacity(ramblock_gendisk, RAMBLOCK_SIZE / 512);
 87 
 88     ramblock_buf = kzalloc(RAMBLOCK_SIZE, GFP_KERNEL);
 89         add_disk(ramblock_gendisk);
 90 
 91 
 92     return 0;
 93 }
 94 
 95 static void ramblock_exit(void)
 96 {
 97     unregister_blkdev(major, DEVICE_NAME);
 98     del_gendisk(ramblock_gendisk);
 99     put_disk(ramblock_gendisk);
100     blk_cleanup_queue(ramblock_queue);
101     
102     kfree(ramblock_buf);
103     
104     
105 }
106 
107 module_init(ramblock_init);
108 module_exit(ramblock_exit);
109 MODULE_LICENSE("GPL");

--------------------------------------------------------------編輯於2017-01-13 14:34:44