Linux设备驱动--块设备（四）之“自造请求”

前面, 我们已经讨论了内核所作的在队列中优化请求顺序的工作; 这个工作包括排列请求和, 或许, 甚至延迟队列来允许一个预期的请求到达. 这些技术在处理一个真正的旋转的磁盘驱动器时有助于系统的性能. 但是, 许多面向块的设备, 例如闪存阵列, 用于数字相机的存储卡的读取器、u盘等, 并且 RAM 盘真正地有随机存取的性能, 包含从高级的请求队列逻辑中获益. 其他设备, 例如软件 RAID 阵列或者被逻辑卷管理者创建的虚拟磁盘, 没有这个块层的请求队列被优化的性能特征. 对于这类设备, 它最好直接从块层接收请求, 并且根本不去烦请求队列.

这时候我们就不用内核提供的IO调度器来优化排列和合并请求，不用内核的__make_request 帮我们处理bio，而是我们自己处理bio

数据流程

当我们初始化一个请求队列

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  1. struct request_queue *blk_init_queue(request_fn_proc *rfn, spinlock_t *lock)  
  2. {  
  3.     return blk_init_queue_node(rfn, lock, -1);  
  4. }  

把请求队列和这个内核已经实现好的函数绑定起来，__make_request就是负责制造请求request 的

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  1. blk_init_queue_node(request_fn_proc *rfn, spinlock_t *lock, int node_id)  
  2. {  
  3.     struct request_queue *q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, node_id);  
  4.     ......  
  5.     blk_queue_make_request(q, __make_request);  
  6.     ......  
  7. }  
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  1. static int __make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)  

这个bio就是最基本的读写不同扇区的请求，经过__make_request处理后，经过优化返回request

但是，在这里已经不需要了，我们要直接处理bio，来一个处理一个。

分配“请求队列”
request_queue_t *blk_alloc_queue(int gfp_mask);
对于FLASH、RAM盘等完全随机访问的非机械设备，并不需要进行复杂的I/O调度，这个时候，应该使用上述函数分配1个“请求队列”，并使用如下函数来绑定“请求队列”和“制造请求”函数。
void blk_queue_make_request(request_queue_t * q, make_request_fn * mfn);


void blk_queue_hardsect_size(request_queue_t *queue, unsigned short max); 
该函数用于告知内核块设备硬件扇区的大小，所有由内核产生的请求都是这个大小的倍数并且被正确对界。但是，内核块设备层和驱动之间的通信还是以512字节扇区为单位进行。

绑定请求队列和“制造请求”函数

void blk_queue_make_request(struct request_queue *q, make_request_fn *mfn)

一个"制造请求"函数来处理bio， make_request 函数有这个原型:

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  1. typedef int (make_request_fn) (request_queue_t *q, struct bio *bio);   


参考代码：

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  1. #include <linux/init.h>  
  2. #include <linux/module.h>  
  3. #include <linux/kernel.h>  
  4. #include <linux/fs.h>  
  5. #include <linux/errno.h>  
  6. #include <linux/types.h>  
  7. #include <linux/fcntl.h>  
  8. #include <linux/vmalloc.h>  
  9. #include <linux/hdreg.h>  
  10. #include <linux/blkdev.h>  
  11. #include <linux/blkpg.h>  
  12. #include <asm/uaccess.h>  
  13.   
  14. #define BLK_NAME "ram_blk"  
  15. #define BLK_MAJOR 222  
  16. #define DISK_SECTOR_SIZE 512 //每扇区大小  
  17. #define DISK_SECTOR 1024  //总扇区数，  
  18. #define DISK_SIZE (DISK_SECTOR_SIZE*DISK_SECTOR)//总大小，共0.5M  
  19.   
  20. typedef struct//设备结构体  
  21. {  
  22.        unsigned char          *data;  
  23.        struct request_queue   *queue;  
  24.        struct gendisk         *gd;  
  25. } disk_dev;  
  26.   
  27. disk_dev device;//定义设备结构体  
  28.   
  29. //--------------------------------------------------------------------------  
  30. //在硬盘等带柱面扇区等的设备上使用request，可以整理队列。但是ramdisk等可以  
  31. //使用make_request  
  32. static int disk_make_request(struct request_queue *q,struct bio *bio)  
  33. {  
  34.        int i;  
  35.        char *mem_pbuf;  
  36.        char *disk_pbuf;  
  37.        disk_dev *pdevice;  
  38.        struct bio_vec *pbvec;  
  39.        /*在遍历段之前先判断要传输数据的总长度大小是否超过范围*/  
  40.        i=bio->bi_sector*DISK_SECTOR_SIZE+bio->bi_size;  
  41.        if(i>DISK_SIZE)//判断是否超出范围  
  42.               goto fail;  
  43.          
  44.        pdevice=(disk_dev*)bio->bi_bdev->bd_disk->private_data;//得到设备结构体  
  45.        disk_pbuf=pdevice->data+bio->bi_sector*DISK_SECTOR_SIZE;//得到要读写的起始位置  
  46.          
  47.        /*开始遍历这个bio中的每个bio_vec*/  
  48.        bio_for_each_segment(pbvec,bio,i)//循环分散的内存segment  
  49.        {  
  50.               mem_pbuf=kmap(pbvec->bv_page)+pbvec->bv_offset;//获得实际内存地址  
  51.               switch(bio_data_dir(bio))  
  52.               {//读写  
  53.                      case READA:  
  54.                      case READ:  
  55.                             memcpy(mem_pbuf,disk_pbuf,pbvec->bv_len);  
  56.                             break;  
  57.                      case WRITE:  
  58.                             memcpy(disk_pbuf,mem_pbuf,pbvec->bv_len);  
  59.                             break;  
  60.                      default:  
  61.                             kunmap(pbvec->bv_page);  
  62.                             goto fail;  
  63.               }  
  64.               kunmap(pbvec->bv_page);//清除映射  
  65.               disk_pbuf+=pbvec->bv_len;  
  66.        }  
  67.        bio_endio(bio,0);//这个函数2.6.25和2.6.4是不一样的，  
  68.        return 0;  
  69. fail:  
  70.        bio_io_error(bio);//这个函数2.6.25和2.6.4是不一样的，  
  71.        return 0;  
  72. }  
  73.   
  74. int blk_open(struct block_device *dev, fmode_t no)   
  75. {  
  76.        return 0;  
  77. }  
  78.   
  79. int blk_release(struct gendisk *gd, fmode_t no)  
  80. {  
  81.        return 0;  
  82. }  
  83.   
  84. int blk_ioctl(struct block_device *dev, fmode_t no, unsigned cmd, unsigned long arg)  
  85. {  
  86.        return -ENOTTY;  
  87. }  
  88.   
  89. static struct block_device_operations blk_fops=  
  90. {  
  91.        .owner=THIS_MODULE,  
  92.        .open=blk_open,//  
  93.        .release=blk_release,//  
  94.        .ioctl=blk_ioctl,//   
  95. };  
  96.   
  97. int disk_init(void)  
  98. {  
  99.         if(!register_blkdev(BLK_MAJOR,BLK_NAME));//注册驱动  
  100.     {  
  101.          printk("register blk_dev succeed ");  
  102.     }  
  103.       
  104.        device.data=vmalloc(DISK_SIZE);  
  105.        device.queue=blk_alloc_queue(GFP_KERNEL);//生成队列  
  106.        blk_queue_make_request(device.queue,disk_make_request);/*注册make_request  绑定请求制造函数*/  
  107.   
  108.     printk("make_request succeed ");  
  109.   
  110.        device.gd=alloc_disk(1);//生成gendisk  
  111.        device.gd->major=BLK_MAJOR;//主设备号  
  112.        device.gd->first_minor=0;//此设备号  
  113.        device.gd->fops=&blk_fops;//块文件结构体变量  
  114.        device.gd->queue=device.queue;//请求队列  
  115.        device.gd->private_data=&device;  
  116.        sprintf(device.gd->disk_name,"disk%c",'a');//名字  
  117.        set_capacity(device.gd,DISK_SECTOR);//设置大小  
  118.        add_disk(device.gd);//注册块设备信息  
  119.     printk("gendisk succeed ");      
  120.        return 0;  
  121. }  
  122.   
  123. void disk_exit(void)  
  124. {  
  125.       
  126.        del_gendisk(device.gd);  
  127.        put_disk(device.gd);  
  128.        unregister_blkdev(BLK_MAJOR,BLK_NAME);  
  129.        vfree(device.data);  
  130.         printk("free succeed ");  
  131.       
  132. }  
  133.   
  134. module_init(disk_init);  
  135. module_exit(disk_exit);  
  136.   
  137. MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");  
 
 
 
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