块设备驱动程序分析之内存模拟磁盘

#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);

static struct block_device_operations ramblock_fops = {

.owner= THIS_MODULE,

};

#define RAMBLOCK_SIZE (1024*1024)

static unsigned char *ramblock_buf;

static void do_ramblock_request(request_queue_t * q)

{

static int cnt = 0;

struct request *req;

        / *这个循环里面从队列里一个一个地取出请求，并处理* /

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;

/* 目的/源: */

// req->buffer

/* 长度: */

unsigned long len = req->current_nr_sectors * 512;

if (rq_data_dir(req) == READ)

{

memcpy(req->buffer, ramblock_buf+offset, len);//读的时候从内存读取数据放入req->buffer

}

else

{

memcpy(ramblock_buf+offset, req->buffer, len);//写的时候从req->buffer读取数据到内存

}

end_request(req, 1);//一个请求处理完毕后要结束请求，才能处理下一个请求

}

}

static int ramblock_init(void)

{

ramblock_disk = alloc_disk(16); 

ramblock_queue = blk_init_queue(do_ramblock_request, &ramblock_lock);

ramblock_disk->queue = ramblock_queue;

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);

ramblock_buf = kzalloc(RAMBLOCK_SIZE, GFP_KERNEL);

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");

总结：

在这个程序里面，我们开辟了一块内存区模拟这个磁盘。也就是说，我们对块设备的操作实际上是对这块内存的操作。对于这块内存的操作我们有必要来唠叨一下：首先数据传送肯定需要三个要素，一是源，二是目的，三是长度。我们需要对这些参数进行设置，所有的这些参数信息都在req这个结构体里面，其中req->sector表示下一个要提交的扇区，那么ramblock_buf+req->sector*512就表示要下一次要处理的内存的首地址。req->current_nr_sectors表示当前要处理的扇区的个数，那么req->current_nr_sectors就表示要处理的内存的长度。而读数据时，读出的数据放在req->buffer中，写数据时，要写入的数据也在req->buffer中，所以req->buffer既是源也是目的。

其实说道这里，我已经乱了。我已经完全不知道程序是如何执行的，所以我们还是从应用空间出来，在来啰嗦一遍：

我们以读取为例，当应用空间读块设备的时候，会调用ll_rw_block函数，然后会将请求放入到我们在驱动程序里面申请的队列里面，但是此时不会处理该请求，当请求结束后，才开始处理所有的请求。这时就会调用我们注册的队列处理函数来处理队列里面的请求，处理请求的时候我们会根据电梯调度算法一个一个取出请求来处理，当然取出请求的时候，需要获得请求结构体，里面记载了该请求的相关信息，我们处理该请求需要依赖于这些信息。而且每处理完一个请求需要结束该请求，否则无法处理下一个请求。但是我们需要知道，我们构造请求时候有合并请求，这就告诉我们，处理每个请求并不是处理一个512字节的块，而是处理多个块的组合。

测试：

（1）insmod block.ko

（2）格式化: mkdosfs /dev/ramblock

（3）挂接: mount /dev/ramblock /tmp/

（4）读写文件: cd /tmp, 在里面vi文件，如vi text.c，在里面写入hello，ls命令可以看到text.c文件，但是看不见tmp目录下原来的文件了

（5）卸载：cd /; umount /tmp/  我们发现tmp目录下面已经没有text.c这文件了，有的只是tmp目录下原来的文件。

以上我们将块设备挂接到tmp目录下之后，tmp目录就相当于块设备了。