块设备驱动学习

   系统对块设备的读写操作，被构造为一系列读写请求结构体request，一个块设备有一个请求队列，那些

一系列的读写请求结构体request先被保存在这个请求队列里，解析这些请求，合并、优化顺序后再调用

队列处理函数q->request_fn(q);  { 这个队列处理函数要我们自己实现，本例子中是

static void do_ramblock_request(request_queue_t * q)，在队列处理函数中利用

elv_next_request(request_queue_t *q)函数取出一个个优化后的请求结构体进行解析，实现实际的读
写操作。}一起统一对块设备进行实际的读写操作。

块设备驱动编写步骤：
    1、分配 gendisk 结构体
      ramblock_dis = alloc_disk(16);//次设备号个数：分区个数+1
    2、分配队列，并把它绑定到gendisk结构体
      ramblock_queue = blk_init_queue(do_ramblock_request, &ramblock_lock);
           参数1：do_ramblock_request是队列处理函数，是我们自己提前实现好的，块设备的读写，
                       最终会掉用到它来解析请求队列里面的读写请求结构体request来进行实际的读写操作。
           参数2：ramblock_lock,自旋锁，static DEFINE_SPINLOCK(ramblock_lock);

      ramblock_dis->queue = ramblock_queue; //绑定请求队列到 gendisk  

    3、填充 gendisk
      major = register_blkdev(0, "ramblock");  
      ramblock_dis->major = major;
      ramblock_dis->first_minor = 0; 
      sprintf(ramblock_dis->disk_name, "ramblock");
      ramblock_dis->fops = &ramblock_fops; //就算是空的fops也要提供
      set_capacity(ramblock_dis, RAMBLOCK_SIZE/512);//设置块设备容量，以扇区个数为单位。
    4、注册

      add_disk(ramblock_dis);

实例程序分析：

/* 参考: * drivers\block\xd.c * drivers\block\z2ram.c */#include <linux/module.h>#include <linux/errno.h>#include <linux/interrupt.h>#include <linux/mm.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/timer.h>#include <linux/genhd.h>#include <linux/hdreg.h>#include <linux/ioport.h>#include <linux/init.h>#include <linux/wait.h>#include <linux/blkdev.h>#include <linux/blkpg.h>#include <linux/delay.h>#include <linux/io.h>#include <asm/system.h>#include <asm/uaccess.h>#include <asm/dma.h>static struct gendisk *ramblock_disk;static request_queue_t *ramblock_queue;static int major;static DEFINE_SPINLOCK(ramblock_lock);//自旋锁#define RAMBLOCK_SIZE (1024*1024)static unsigned char *ramblock_buf;//获得几何信息函数，把几何信息保存在geo结构体中。//为了测试的时候可以使用分区工具fdisk,假装内存也具有一些几何信息static int ramblock_getgeo(struct block_device *bdev, struct hd_geometry *geo){/* 块设备容量(字节为单位)=heads*cylinders*sectors*512 ，其中sector为一环里面的扇区数*/geo->heads     = 2;//磁头个数，或面数geo->cylinders = 32;//柱面数或环数geo->sectors   = RAMBLOCK_SIZE/2/32/512;//一环里面的扇区数，//根据：块设备容量(字节为单位)=heads*cylinders*sectors*512，//模拟磁盘才可以这样算，实际的磁盘这些信息都是固定的。 return 0;}static struct block_device_operations ramblock_fops = {.owner= THIS_MODULE,.getgeo= ramblock_getgeo,};//这里要处理的是保存在request_queue_t *q 队列里面的一系列读写请求，不是某一次某一个，而是多//个在这里统一优化，处理。这是块设备特殊的地方，不立即读写，合并为一大块读写等等以提高效率。static void do_ramblock_request(request_queue_t * q){static int r_cnt = 0;static int w_cnt = 0;struct request *req;//printk("do_ramblock_request %d\n", ++cnt);//利用elv_next_request(q)函数取出优化后的一个个request结构体，解析，进行实际读写while ((req = elv_next_request(q)) != NULL) {/* 数据传输三要素: 源,目的,长度 *//* 源/目的: */unsigned long offset = req->sector * 512;//req->sector的含义是：当前这个req要从第sector个扇区开始读/写数据。//这些东西内核优化队列的时候会设置好，我们拿来用就行/* 目的/源: */// req->buffer/* 长度: */unsigned long len = req->current_nr_sectors * 512;//字节为单位//利用rq_data_dir(req)函数获得这个req的读写操作标志，分别处理读和写操作。if (rq_data_dir(req) == READ){//printk("do_ramblock_request read %d\n", ++r_cnt);memcpy(req->buffer, ramblock_buf+offset, len);//数据从ramblock_buf+offset读到req->buffer}else{//printk("do_ramblock_request write %d\n", ++w_cnt);memcpy(ramblock_buf+offset, req->buffer, len);//数据从req->buffer写到ramblock_buf+offset}end_request(req, 1);//通知完成当前请求成功，end_request()会将当前请求从请求//队列中剥离}}static int ramblock_init(void){/* 1. 分配一个gendisk结构体 */ramblock_disk = alloc_disk(16); /* 次设备号个数: 分区个数+1 *//* 2. 设置 *//* 2.1 分配/设置队列 */ramblock_queue = blk_init_queue(do_ramblock_request, &ramblock_lock);ramblock_disk->queue = ramblock_queue;/* 2.2 设置其他属性: 比如容量 */major = register_blkdev(0, "ramblock");  /* cat /proc/devices */ramblock_disk->major       = major;ramblock_disk->first_minor = 0;sprintf(ramblock_disk->disk_name, "ramblock");ramblock_disk->fops        = &ramblock_fops;set_capacity(ramblock_disk, RAMBLOCK_SIZE / 512);/* 3. 硬件相关操作 */ramblock_buf = kzalloc(RAMBLOCK_SIZE, GFP_KERNEL);//ramblock_buf指向块设备起始地址/* 4. 注册 */add_disk(ramblock_disk);return 0;}static void ramblock_exit(void){unregister_blkdev(major, "ramblock");del_gendisk(ramblock_disk);put_disk(ramblock_disk);blk_cleanup_queue(ramblock_queue);kfree(ramblock_buf);}module_init(ramblock_init);module_exit(ramblock_exit);MODULE_LICENSE("GPL");