2014-04-18 设备管理之块设备框架

块设备是一种能随机访问的存储介质。与字符设备不同，块设备能保存文件系统数据。

（1）IDE是PC机的常见存储接口，ATA是其规范，ATA5最大支持66MB/s；SCSI是服务器和高端工作站站选用的一种存储技术，比SATA速度快，支持320MB/s；RAID可实现冗余性和可靠性，定义了各种级别；然而在嵌入式领域，存储器比上述的技术的速度慢的多，如SD卡；

（2）块设备对I/O请求有对应的缓冲区，可以选择以什么顺序进行响应（调整顺序对块设备的读写效率很重要，只针对机械上的原因，因此SD卡和RamDisk不存在调整的必要），可被随机读写；而字符设备无缓冲区且被直接读写，只能被顺序读写。通过register_blk_dev和unregister_blk_dev来注册和注销，注意不是注册磁盘。

（3）gendisk表示一个独立的磁盘设备（或分区），包括磁盘的主设备号，含有block_device_operations指针即对块设备操作的集合（支持open,ioctl,mend-changed等函数）；含有request_queue指针管理设备的I/O请求队列的指针；private_data指向自身的私有数据；disk_part_tbl表示分区表，part0是其子项，capacity表示相应扇区大小时的扇区数；通过alloc_disk，add_disk，del_gendisk来分配，添加，释放。用request表示正在等待的I/O请求，包括尚未完成的第一个扇区hard_sector，未完成的数hard_nr_sectors，当前待完成的扇区数hard_cur-sectors。分别都有副本备份；bio指针是请求中包含的bio的链表，通过_rq_for_each_bio来遍历获取；buffer指针存储传送的数据；可支持DMA映射，rq_data_dir来获得request的数据传送方向；

（4）request_queue跟踪块的request,存储用于的这个设备能够支持的请求的类型信息，硬件扇区大小，对齐，最大大小，包含一个插入接口，可用于选择调度器（电梯，FIFO，CFQ等），通过blk_init_queue,blk_cleanup_queue，elv_next_request等初始化，清除,提取下一个请求。

（5）用bio对应上层传递给块设备层的I/O请求；I/O调度算法可将连续的bio请求合并成一个request(经过bio合并过调整过的结果)；核心是一个bio_vec，不应直接访问，通过bio_for_each_segment()来遍历真个bio的每一个段。