一.块设备驱动框架
app: open,read,write "hello.txt"
--------------------------------------------- 文件的读写
文件系统: vfat, ext2, ext3, yaffs2, jffs2 (把文件的读写转换为扇区的读写)
-----------------ll_rw_block----------------- 扇区的读写（暂时先不分析）
1. 把"读写"放入队列
2. 调用队列的处理函数(优化/调顺序/合并)
块设备驱动程序
---------------------------------------------
硬件: 硬盘,flash
与字符设备相比什么区别：
1.块设备只能以块为单位接受输入和返回输出，而字符设备则以字节为单位。大多数设备是字符设备，因为它们不需要缓冲而且不以固定块大小进行操作。
2.块设备对于I/O请求有对应的缓冲区，因此它们可以选择以什么顺序进行响应，字符设备无需缓冲且被直接读写。对于存储设备而言调整读写的顺序作用巨大，因为在读写连续的扇区比分离的扇区更快。
3.符设备只能被顺序读写，而块设备可以随机访问。虽然块设备可随机访问，但是对于磁盘这类机械设备而言，顺序地组织块设备的访问可以提高性能。
二.驱动代码
/* 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);
#define RAMBLOCK_SIZE (1024*1024)
static unsigned char *ramblock_buf;
/*几何属性*/
static int ramblock_getgeo(struct block_device *bdev, struct hd_geometry *geo)
{
/* 容量=heads*cylinders*sectors*512 */
geo->heads = 2; //多少面
geo->cylinders = 32; //多少环
geo->sectors = RAMBLOCK_SIZE/2/32/512; //一环有多少扇区
return 0;
}
static struct block_device_operations ramblock_fops = {
.owner = THIS_MODULE, //一个指向拥有该结构的模块指针，通常设为 THIS_MODULE
.getgeo = ramblock_getgeo, //几何属性
};
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);
while ((req = elv_next_request(q)) != NULL) //一旦有请求req就不为null
{
/* 数据传输三要素: 源,目的,长度 */
/* 源/目的: */
unsigned long offset = req->sector * 512; //从哪开始（偏移值）
/* 目的/源: */
// req->buffer
/* 长度: */
unsigned long len = req->current_nr_sectors * 512; //需要传送的扇区数
if (rq_data_dir(req) == READ) //如果是读
{
//printk("do_ramblock_request read %d\n", ++r_cnt);
memcpy(req->buffer, ramblock_buf+offset, len); //将内存中数据拷贝到buffer中
}
else //如果是写
{
//printk("do_ramblock_request write %d\n", ++w_cnt);
memcpy(ramblock_buf+offset, req->buffer, len); //将buffer中的数据拷到内存中
}
end_request(req, 1);
}
}
static int ramblock_init(void) //入口函数
{
/* 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: 提供读写能力 */
ramblock_queue = blk_init_queue(do_ramblock_request, &ramblock_lock);
ramblock_disk->queue = ramblock_queue; //把队列放入结构体
/* 2.2 设置其他属性: 比如容量 */
major = register_blkdev(0, "ramblock"); /* 向内核注册块设备，如果是0,则分配一个新的主设备号给设备，并将设备号返回给调用者cat /proc/devices */
ramblock_disk->major = major; //主设备号
ramblock_disk->first_minor = 0; //次设备号
sprintf(ramblock_disk->disk_name, "ramblock"); //名字
ramblock_disk->fops = &ramblock_fops; //操作函数
set_capacity(ramblock_disk, RAMBLOCK_SIZE / 512); //容量
/* 3. 硬件相关操作 */
ramblock_buf = kzalloc(RAMBLOCK_SIZE, GFP_KERNEL); //分配一块内存
/* 4. 注册 */
add_disk(ramblock_disk); //一点调用它，磁盘设备将被“激活”，并随时会调用它提供方法
return 0;
}
static void ramblock_exit(void) //出口函数
{
unregister_blkdev(major, "ramblock"); //注销块设备驱动程序
del_gendisk(ramblock_disk); //卸载磁盘
put_disk(ramblock_disk);
blk_cleanup_queue(ramblock_queue);
kfree(ramblock_buf);
}
module_init(ramblock_init);
module_exit(ramblock_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");三.驱动分析
我们的驱动程序要实现的功能就是将内存模拟硬盘进行操作。
1. 分配gendisk结构体
2. 设置
2.1 分配/设置队列,并将它放入结构体中，用来提供读写能力
2.2 设置gendisk其他信息（主设备号、次设备号、名字、操作函数、容量）
操作函数：这里面主要调用了ramblock_getgeo函数用来设置硬盘的属性（虽然是RAM模拟的，为了使用 老的工具还是要假装设置一下）
3.硬件相关的操作（就是分配一块内存，比较简单）
4. 注册: add_disk
4.请求处理函数（块设备驱动的核心）
当内核需要驱动程序处理读取、写入以及其他的操作时，就会调用改函数。
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);
while ((req = elv_next_request(q)) != NULL) //一旦有请求req就不为null
{
/* 数据传输三要素: 源,目的,长度 */
/* 源/目的: */
unsigned long offset = req->sector * 512; //从哪开始（偏移值）
/* 目的/源: */
// req->buffer
/* 长度: */
unsigned long len = req->current_nr_sectors * 512; //需要传送的扇区数
if (rq_data_dir(req) == READ) //如果是读
{
//printk("do_ramblock_request read %d\n", ++r_cnt);
memcpy(req->buffer, ramblock_buf+offset, len); //将内存中数据拷贝到buffer中
}
else //如果是写
{
//printk("do_ramblock_request write %d\n", ++w_cnt);
memcpy(ramblock_buf+offset, req->buffer, len); //将buffer中的数据拷到内存中
}
end_request(req, 1);
}
}
参考：韦东山视频第二期
LDD3
原文地址：http://blog.csdn.net/ruoyunliufeng/article/details/25240899
