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linux块设备驱动简述（Linux驱动开发篇）

發(fā)布時間：2023/12/31 linux 34 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 linux块设备驱动简述（Linux驱动开发篇）小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

一、塊設備

塊設備驅動是Linux 三大驅動類型之一。
塊設備驅動要遠比字符設備驅動復雜得多，不同類型的存儲設備又對應不同的驅動子系統(tǒng)。
塊設備是針對存儲設備的，比如 SD 卡、EMMC、NAND Flash、Nor Flash、SPI Flash、機械硬盤、固態(tài)硬盤等。

塊設備和字符設備的區(qū)別？

塊設備以塊（是VFS基本數(shù)據(jù)傳輸單位）為單位進行讀寫，字符設備以字節(jié)的形式進行讀寫，
塊設備在結構上是可以進行隨機訪問的，對于這些設備的讀寫都是按塊進行的塊設備使用緩沖區(qū)來暫時存放數(shù)據(jù)，等到條件成熟以后在一次性將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫入塊設備中。（這樣就減少了對塊設備的擦除次數(shù)，提高了塊設備壽命。）
字符設備是順序的數(shù)據(jù)流設備，字符設備是按照字節(jié)進行讀寫訪問的。字符設備不需要緩沖區(qū)，對于字符設備的訪問都是實時的，而且也不需要按照固定的塊大小進行訪問
總結一下：
字符設備：實時、按照字節(jié)訪問，無緩沖。
塊設備：帶有緩沖區(qū)，按照塊大小進行訪問。（一種是隨機訪問。一種是按順序訪問）

塊設備的類別

針對不同的存儲設備實現(xiàn)了不同的I/O調度算法。
塊設備結構的不同其 I/O算法也會不同，比如對于EMMC、SD卡、NAND Flash這類沒有任何機械設備的存儲設備就可以任意讀寫任何的扇區(qū)(塊設備物理存儲單元)。
但是對于機械硬盤這樣帶有磁頭的設備，讀取不同的盤面或者磁道里面的數(shù)據(jù)，磁頭都需要進行移動，因此對于機械硬盤而言，將那些雜亂的訪問按照一定的順序進行排列可以有效提高磁盤性能。
===這個后面的框架你會發(fā)現(xiàn)是有所不同的。

二、塊設備驅動框架簡述

在了解具體的塊設備驅動框架的大概，我們現(xiàn)需要了解一下其中的結構體和一些函數(shù)

/* @ 定義在include/linux/fs.h文件中 @ block_device 結構體 @ linux 內核使用 block_device 表示塊設備 */struct block_device { dev_t bd_dev; /* not a kdev_t - it's a search key */ int bd_openers; struct inode *bd_inode; /* will die */ struct super_block *bd_super; struct mutex bd_mutex; /* open/close mutex */ struct list_head bd_inodes; void * bd_claiming; void * bd_holder; int bd_holders; bool bd_write_holder; #ifdef CONFIG_SYSFS struct list_head bd_holder_disks; #endif struct block_device *bd_contains; unsigned bd_block_size; struct hd_struct *bd_part; /*number of times partitions within this device have been opened.*/unsigned bd_part_count; int bd_invalidated; struct gendisk *bd_disk; //比如一個硬盤或者分區(qū)，如果是硬盤的話 bd_disk就指向通用磁盤結構 gendiskstruct request_queue *bd_queue; struct list_head bd_list;unsigned long bd_private; /* The counter of freeze processes */ int bd_fsfreeze_count; /* Mutex for freeze */ struct mutex bd_fsfreeze_mutex; }; /* @ 向內核注冊新的塊設備、申請設備號 @ major：主設備號。 @ name：塊設備名字。 @ 返回值：如果參數(shù) major 在 1~255 之間的話表示自定義主設備號，那么返回 0 表示注冊成功，如果返回負值的話表示注冊失敗。如果 major 為 0 的話表示由系統(tǒng)自動分配主設備號，那么返回值就是系統(tǒng)分配的主設備號(1~255)，如果返回負值那就表示注冊失敗 */ int register_blkdev(unsigned int major, const char *name) /* @ 如果不使用某個塊設備了，那么就需要注銷掉 @ major：要注銷的塊設備主設備號 @ name：要注銷的塊設備名字。 @ 返回值：無 */ void unregister_blkdev(unsigned int major, const char *name)/* @ 定義在 include/linux/genhd.h中 @ gendisk 結構體 @ linux內核使用gendisk來描述一個磁盤設備 */ struct gendisk { /* major, first_minor and minors are input parameters only, * don't use directly. Use disk_devt() and disk_max_parts(). */ int major; /* major number of driver */ int first_minor; /*磁盤的第一個次設備號*/int minors; /*磁盤的次設備號數(shù)量，也就是磁盤的分區(qū)數(shù)量，這些分區(qū)的主設備號一樣，次設備號不同*/char disk_name[DISK_NAME_LEN]; /* name of major driver */ char *(*devnode)(struct gendisk *gd, umode_t *mode); unsigned int events; /* supported events */ unsigned int async_events; /* async events, subset of all */ /* Array of pointers to partitions indexed by partno. * Protected with matching bdev lock but stat and other * non-critical accesses use RCU. Always access through * helpers. */ struct disk_part_tbl __rcu *part_tbl; /*此數(shù)組每一項都對應一個分區(qū)信息*/struct hd_struct part0; const struct block_device_operations *fops; /*字符設備操作集 file_operations一樣*/struct request_queue *queue; /*，queue為磁盤對應的請求隊列，所以針對該磁盤設備的請求都放到此隊列中，驅動程序需要處理此隊列中的所有請求*/void *private_data; int flags; struct device *driverfs_dev; // FIXME: remove struct kobject *slave_dir; struct timer_rand_state *random; atomic_t sync_io; /* RAID */ struct disk_events *ev; #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY struct blk_integrity *integrity; #endif int node_id; } /*************************************帶有機械磁頭的磁盤 @ 使用gendisk之前要先申請 @ minors：次設備號數(shù)量，也就是gendisk對應的分區(qū)數(shù)量。 @ 返回值：成功：返回申請到的 gendisk，失敗：NULL。 */ struct gendisk *alloc_disk(int minors) /* @ 使用 add_disk 函數(shù)將申請到的gendisk添加到內核中 @ disk：要添加到內核的 gendisk。 @ 返回值：無。 */ void add_disk(struct gendisk *disk) /* @ 在初始化 gendisk 的時候也需要設置其容量 @ disk：要設置容量的 gendisk。 @ size：磁盤容量大小，注意這里是扇區(qū)數(shù)量。塊設備中最小的可尋址單元是扇區(qū)，一個扇區(qū)一般是 512字節(jié)比如一個 2MB 的磁盤，其扇區(qū)數(shù)量就是(2*1024*1024)/512=4096。 @ 返回值：無。 */ void set_capacity(struct gendisk *disk, sector_t size) /* @ 內核會通過 get_disk 和 put_disk 這兩個函數(shù)來調整 gendisk 的引用計數(shù) @ get_disk是增加 gendisk的引用計數(shù) @ put_disk是減少gendisk的引用計數(shù) */ truct kobject *get_disk(struct gendisk *disk) void put_disk(struct gendisk *disk) /* @ 刪除gendisk的話可以使用函數(shù)del_gendisk @ gp：要刪除的gendisk。 @ 返回值：無。 */ void del_gendisk(struct gendisk *gp) /* @ 定義在include/linux/blkdev.h中 @ block_device_operations 結構體 @ 和字符設備的file _operations一樣，塊設備也有操作集 */struct block_device_operations { int (*open) (struct block_device *, fmode_t); void (*release) (struct gendisk *, fmode_t); int (*rw_page)(struct block_device *, sector_t, struct page *, int rw); /*讀寫指定頁*/int (*ioctl) (struct block_device *, fmode_t, unsigned, unsigned long); /*32-32塊設備的IO控制*/int (*compat_ioctl) (struct block_device *, fmode_t, unsigned, unsigned long); /*64-32塊設備IO控制*/long (*direct_access)(struct block_device *, sector_t, void **, unsigned long *pfn, long size); unsigned int (*check_events) (struct gendisk *disk, unsigned int clearing); /* ->media_changed() is DEPRECATED, use ->check_events() instead */int (*media_changed) (struct gendisk *); void (*unlock_native_capacity) (struct gendisk *); int (*revalidate_disk) (struct gendisk *); int (*getgeo)(struct block_device *, struct hd_geometry *); /*磁頭、柱面、扇區(qū)*//* this callback is with swap_lock and sometimes page table lock held */ void (*swap_slot_free_notify) (struct block_device *, unsigned long); struct module *owner; /*表示此結構屬于哪個模塊*/};

我們上面的介紹的fops操作集里面不像字符設備一樣里面有read和write函數(shù)，但是我們呢，是肯定要進行讀寫操作的。
要想了解整個流程，首先就要引入塊設備驅動中非常重要的三個角色。
request_queue、
request
bio
內核將對塊設備的讀寫都發(fā)送到請求隊列 request_queue 中，request_queue 中是大量的request(請求結構體)，而 request 又包含了 bio，bio 保存了讀寫相關數(shù)據(jù)。比如從塊設備的哪個地址開始讀取、讀取的數(shù)據(jù)長度，讀取到哪里，如果是寫的話還包括要寫入的數(shù)據(jù)等。
下面我們繼續(xù)了解一下其中的結構體和一些函數(shù)目的就是可以了解requestqueue和quest。

/* @ 上面談到過block_device 里面含有requet_queue. @ 因為在編寫塊設備驅動的時候，每個磁盤(gendisk)都要分配一個 request_queue */ /*============================================================機械磁頭硬盤 @ 這個一般用于像機械硬盤這樣的存儲設備，需要 I/O 調度器來優(yōu)化數(shù)據(jù)讀寫過程 @ 申請并初始化一個 request_queue @ rfn：請求處理函數(shù)指針，每個 request_queue 都要有一個請求處理函數(shù)， @ lock：自旋鎖指針，需要驅動編寫人員定義一個自旋鎖，然后傳遞進來。請求隊列會使用這個自旋鎖。 @ 返回值：如果為NULL的話表示失敗，成功的話就返回申請到的request_queue 地址。 */ request_queue *blk_init_queue(request_fn_proc *rfn, spinlock_t *lock) /* @ 請求處理函數(shù)需要驅動編寫人員自行實現(xiàn) @ 與上面依賴 @ q：請求隊列 */ void (request_fn_proc) (struct request_queue *q) /*我們只傳入了request+_queue*/ /*===========================================================EMMC、SD卡非機械設備 @ 但是對于 EMMC、SD 卡這樣的非機械設備，可以進行完全隨機訪問，所以就不需要復雜的 I/O 調度器了（分配請求隊列+綁定制造請求函數(shù)） @ gfp_mask：內存分配掩碼 @ 返回值：申請到的無 I/O調度的request_queue。 */ struct request_queue *blk_alloc_queue(gfp_t gfp_mask) /* @ 上面blk_alloc_queue函數(shù)申請到的請求隊列綁定一個“制造請求”函數(shù) @ q：需要綁定的請求隊列，也就是 blk_alloc_queue申請到的請求隊列。 @ mfn：需要綁定的“制造”請求函數(shù) @ 返回值：無 */ void blk_queue_make_request(struct request_queue *q, make_request_fn *mfn) /* @ 與上面依賴 @ “制造請求”函數(shù)需要驅動編寫人員實現(xiàn) @ 返回值：無。 */ void (make_request_fn) (struct request_queue *q, struct bio *bio) /* @ 當卸載塊設備驅動的時候我們還需要刪除掉前面申請到的 request_queue @ q：需要刪除的請求隊列 @ 返回值：無。 */ void blk_cleanup_queue(struct request_queue *q) /* @ 請求隊列(request_queue)里面包含的就是一系列的請求(request) */ /* @ 從request_queue中依次獲取每個request @ q：指定request_queue。 @ 返回值：request_queue 中下一個要處理的請求(request)，如果沒有要處理的請求就返回NULL @ */ request *blk_peek_request(struct request_queue *q) /* @ 獲取到下一個要處理的請求以后就要開始處理這個請求 @ req：要開始處理的請求 @ 返回值：無。 */ void blk_start_request(struct request *req) /* @ 此函數(shù)功能等是上面的兩個函數(shù)的合體==一步到位處理請求 @ q：指定request_queue。 */ struct request *blk_fetch_request(struct request_queue *q) { struct request *rq; rq = blk_peek_request(q); if (rq) blk_start_request(rq); return rq; }

每個request里面里面會有多個bio，bio保存著最終要讀寫的數(shù)據(jù)、地址等信息上層應用程序對于塊設備的讀寫會被構造成一個或多個bio結構，bio結構描述了要讀寫的起始扇區(qū)、要讀寫的扇區(qū)數(shù)量、是讀取還是寫入、頁偏移、數(shù)據(jù)長度等等信息。上層會將 bio提交給I/O調度器， I/O 調度器會將這些bio構造成request結構，而一個物理存儲設備對應一個 request_queue，request_queue里面順序存放著一系列的 request。新產生的 bio可能被合并到 request_queue里現(xiàn)有的 request 中，也可能產生新的 request，然后插入到 request_queue 中合適的位置，這一切都是由I/O 調度器來完成的
下面我們繼續(xù)了解一下其中的結構體和一些函數(shù)目的就是可以了解quest中的bio。

/* @ 定義在 include/linux/blk_types.h中 @ bio 結構體 */struct bio { struct bio *bi_next; /* 請求隊列的下一個 bio */ struct block_device *bi_bdev; /* 指向塊設備 */ unsigned long bi_flags; /* bio 狀態(tài)等信息 */ unsigned long bi_rw; /* I/O 操作,讀或寫 */ struct bvec_iter bi_iter; /* I/O 操作,讀或寫===== */ unsigned int bi_phys_segments; unsigned int bi_seg_front_size; unsigned int bi_seg_back_size; atomic_t bi_remaining; bio_end_io_t *bi_end_io; void *bi_private; #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP /* * Optional ioc and css associated with this bio. Put on bio * release. Read comment on top of bio_associate_current(). */ struct io_context *bi_ioc; struct cgroup_subsys_state *bi_css; #endif union { #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY) struct bio_integrity_payload *bi_integrity; #endif }; unsigned short bi_vcnt; /* bio_vec 列表中元素數(shù)量 */ unsigned short bi_max_vecs; /* bio_vec 列表長度 */ atomic_t bi_cnt; /* pin count */ struct bio_vec *bi_io_vec; /* bio_vec 列表 */ struct bio_set *bi_pool; struct bio_vec bi_inline_vecs[0]; }; /* @ 屬于bio中 @ 定義在 include/linux/blk_types.h中 @ bio 結構體 */struct bvec_iter { sector_t bi_sector; /* I/O 請求的設備起始扇區(qū)(512 字節(jié)) */ unsigned int bi_size; /* 剩余的 I/O 數(shù)量 */ unsigned int bi_idx; /* blv_vec 中當前索引 */ unsigned int bi_bvec_done; /* 當前 bvec 中已經處理完成的字節(jié)數(shù) */ }; /* @ 屬于bio中 @ 定義在 include/linux/blk_types.h中 @ bio 結構體 */struct bio_vec { struct page *bv_page; /* 頁 */ unsigned int bv_len; /* 長度 */ unsigned int bv_offset; /* 偏移 */ };

上面的bio和bio_vec和bvec_iter的關系
我們對于物理存儲設備的操作不外乎就是將 RAM 中的數(shù)據(jù)寫入到物理存儲設備中，或者、將物理設備中的數(shù)據(jù)讀取到 RAM 中去處理。數(shù)據(jù)傳輸三個要求：數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)長度以及數(shù)據(jù)目的地，也就是你要從物理存儲設備的哪個地址開始讀取、讀取到 RAM 中的哪個地址處、讀取的數(shù)據(jù)長度是多少。
bi_iter這個結構體成員變量就用于描述物理存儲設備地址信息，比如要操作的扇區(qū)地址
bi_io_vec指向 bio_vec數(shù)組首地址，bio_vec數(shù)組就是RAM信息，比如頁地址、頁偏移以及長度

三、簡單實例

接下來我們使用開發(fā)板上的 RAM 模擬一段塊設備，也就是ramdisk，然后編寫塊設備驅動
我們上面也提到過我們在上面請求隊列的時候分為機械硬盤和比如SD卡非機械硬盤這兩種不同的
一般 blk_alloc_queue 和blk_queue_make_request 是搭配在一起使用的，用于那么非機械的存儲設備、無需 I/O 調度器，比如 EMMC、SD 卡等。blk_init_queue 函數(shù)會給請求隊列分配一個 I/O調度器，用于機械存儲設備，比如機械硬盤等。

1、傳統(tǒng)的使用請求隊列的時候，也就是針對機械硬盤的時候如何編寫驅動

#include <linux/types.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/delay.h> #include <linux/ide.h> #include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/gpio.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/device.h> #include <linux/of_gpio.h> #include <linux/semaphore.h> #include <linux/timer.h> #include <linux/i2c.h> #include <linux/genhd.h> #include <linux/blkdev.h> #include <linux/hdreg.h>#include <asm/mach/map.h> #include <asm/uaccess.h> #include <asm/io.h>#define RAMDISK_SIZE (2 * 1024 * 1024) /* 容量大小為2MB */ #define RAMDISK_NAME "ramdisk" /* 名字 */ #define RADMISK_MINOR 3 /* 表示有三個磁盤分區(qū)！不是次設備號為3！ *//* ramdisk設備結構體 */ struct ramdisk_dev{int major; /* 主設備號 */unsigned char *ramdiskbuf; /* ramdisk內存空間,用于模擬塊設備 */spinlock_t lock; /* 自旋鎖 */struct gendisk *gendisk; /* gendisk */struct request_queue *queue;/* 請求隊列 */};struct ramdisk_dev ramdisk; /* ramdisk設備 *//** @description : 打開塊設備* @param - dev : 塊設備* @param - mode : 打開模式* @return : 0 成功;其他失敗*/ int ramdisk_open(struct block_device *dev, fmode_t mode) {printk("ramdisk open\r\n");return 0; }/** @description : 釋放塊設備* @param - disk : gendisk* @param - mode : 模式* @return : 0 成功;其他失敗*/ void ramdisk_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode) {printk("ramdisk release\r\n"); }/** @description : 獲取磁盤信息* @param - dev : 塊設備* @param - geo : 模式* @return : 0 成功;其他失敗*/ int ramdisk_getgeo(struct block_device *dev, struct hd_geometry *geo) {/* 這是相對于機械硬盤的概念 */geo->heads = 2; /* 磁頭 */geo->cylinders = 32; /* 柱面 */geo->sectors = RAMDISK_SIZE / (2 * 32 *512); /* 一個磁道上的扇區(qū)數(shù)量 */return 0; }/* * 塊設備操作函數(shù) */ static struct block_device_operations ramdisk_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = ramdisk_open,.release = ramdisk_release,.getgeo = ramdisk_getgeo, };/** @description : 處理傳輸過程* @param-req : 請求* @return : 無*/ static void ramdisk_transfer(struct request *req) { unsigned long start = blk_rq_pos(req) << 9; /* blk_rq_pos獲取到的是扇區(qū)地址，左移9位轉換為字節(jié)地址 */unsigned long len = blk_rq_cur_bytes(req); /* 大小 *//* bio中的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)* 讀：從磁盤讀取到的數(shù)據(jù)存放到buffer中* 寫：buffer保存這要寫入磁盤的數(shù)據(jù)*/void *buffer = bio_data(req->bio); if(rq_data_dir(req) == READ) /* 讀數(shù)據(jù) */ memcpy(buffer, ramdisk.ramdiskbuf + start, len);else if(rq_data_dir(req) == WRITE) /* 寫數(shù)據(jù) */memcpy(ramdisk.ramdiskbuf + start, buffer, len);}/** @description : 請求處理函數(shù)* @param-q : 請求隊列* @return : 無*/ void ramdisk_request_fn(struct request_queue *q) {int err = 0;struct request *req;/* 循環(huán)處理請求隊列中的每個請求 */req = blk_fetch_request(q);while(req != NULL) {/* 針對請求做具體的傳輸處理 */ramdisk_transfer(req);/* 判斷是否為最后一個請求，如果不是的話就獲取下一個請求* 循環(huán)處理完請求隊列中的所有請求。*/if (!__blk_end_request_cur(req, err))req = blk_fetch_request(q);} }/** @description : 驅動出口函數(shù)* @param : 無* @return : 無*/ static int __init ramdisk_init(void) {int ret = 0;printk("ramdisk init\r\n");/* 1、申請用于ramdisk內存 */ramdisk.ramdiskbuf = kzalloc(RAMDISK_SIZE, GFP_KERNEL);if(ramdisk.ramdiskbuf == NULL) {ret = -EINVAL;goto ram_fail;}/* 2、初始化自旋鎖 */spin_lock_init(&ramdisk.lock);/* 3、注冊塊設備 */ramdisk.major = register_blkdev(0, RAMDISK_NAME); /* 由系統(tǒng)自動分配主設備號 */if(ramdisk.major < 0) {goto register_blkdev_fail;} printk("ramdisk major = %d\r\n", ramdisk.major);/* 4、分配并初始化gendisk */ramdisk.gendisk = alloc_disk(RADMISK_MINOR);if(!ramdisk.gendisk) {ret = -EINVAL;goto gendisk_alloc_fail;}/* 5、分配并初始化請求隊列 */ramdisk.queue = blk_init_queue(ramdisk_request_fn, &ramdisk.lock);if(!ramdisk.queue) {ret = EINVAL;goto blk_init_fail;}/* 6、添加(注冊)disk */ramdisk.gendisk->major = ramdisk.major; /* 主設備號 */ramdisk.gendisk->first_minor = 0; /* 第一個次設備號(起始次設備號) */ramdisk.gendisk->fops = &ramdisk_fops; /* 操作函數(shù) */ramdisk.gendisk->private_data = &ramdisk; /* 私有數(shù)據(jù) */ramdisk.gendisk->queue = ramdisk.queue; /* 請求隊列 */sprintf(ramdisk.gendisk->disk_name, RAMDISK_NAME); /* 名字 */set_capacity(ramdisk.gendisk, RAMDISK_SIZE/512); /* 設備容量(單位為扇區(qū)) */add_disk(ramdisk.gendisk);return 0;blk_init_fail:put_disk(ramdisk.gendisk);//del_gendisk(ramdisk.gendisk); gendisk_alloc_fail:unregister_blkdev(ramdisk.major, RAMDISK_NAME); register_blkdev_fail:kfree(ramdisk.ramdiskbuf); /* 釋放內存 */ ram_fail:return ret; }/** @description : 驅動出口函數(shù)* @param : 無* @return : 無*/ static void __exit ramdisk_exit(void) {printk("ramdisk exit\r\n");/* 釋放gendisk */del_gendisk(ramdisk.gendisk);put_disk(ramdisk.gendisk);/* 清除請求隊列 */blk_cleanup_queue(ramdisk.queue);/* 注銷塊設備 */unregister_blkdev(ramdisk.major, RAMDISK_NAME);/* 釋放內存 */kfree(ramdisk.ramdiskbuf); }module_init(ramdisk_init); module_exit(ramdisk_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

當我們把上面細心閱讀后，會發(fā)現(xiàn)塊設備驅動框架還是有些字符設備的影子的，只是在具體實現(xiàn)上要復雜一下。

2、對于EMMC、SD、ramdisk這樣沒有機械結構的存儲設備，我們可以直接訪問任意一個扇區(qū)，因此可以不需要 I/O 調度器，也就不需要請求隊列了

這里主要貼出區(qū)別的地方

/* @ 驅動函數(shù)入口 */static int __init ramdisk_init(void) { .... /* 5、分配請求隊列 */ ramdisk.queue = blk_alloc_queue(GFP_KERNEL); if(!ramdisk.queue){ ret = -EINVAL; goto blk_allo_fail; } /* 6、設置“制造請求”函數(shù) */ blk_queue_make_request(ramdisk.queue, ramdisk_make_request_fn);/* 7、添加(注冊)disk */ ramdisk.gendisk->major = ramdisk.major; /* 主設備號 */ ramdisk.gendisk->first_minor = 0; /* 起始次設備號 */ ramdisk.gendisk->fops = &ramdisk_fops; /* 操作函數(shù) */ ramdisk.gendisk->private_data = &ramdisk; /* 私有數(shù)據(jù) */ ramdisk.gendisk->queue = ramdisk.queue; /* 請求隊列 */ sprintf(ramdisk.gendisk->disk_name, RAMDISK_NAME); /* 名字 */ set_capacity(ramdisk.gendisk, RAMDISK_SIZE/512); /* 設備容量*/ add_disk(ramdisk.gendisk); .... return ret; } /* * @description : “制造請求”函數(shù) * @param-q : 請求隊列 * @return : 無 */ void ramdisk_make_request_fn(struct request_queue *q, struct bio *bio) { int offset; struct bio_vec bvec; struct bvec_iter iter; unsigned long len = 0; offset = (bio->bi_iter.bi_sector) << 9; /* 獲取設備的偏移地址 */ /* 處理 bio 中的每個段 */ bio_for_each_segment(bvec, bio, iter){ char *ptr = page_address(bvec.bv_page) + bvec.bv_offset; len = bvec.bv_len; if(bio_data_dir(bio) == READ) /* 讀數(shù)據(jù) */ memcpy(ptr, ramdisk.ramdiskbuf + offset, len); else if(bio_data_dir(bio) == WRITE) /* 寫數(shù)據(jù) */ memcpy(ramdisk.ramdiskbuf + offset, ptr, len); offset += len; } set_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags); bio_endio(bio, 0); }

（分配請求隊列+綁定制造請求函數(shù)）這部分代替了原有的初始化請求隊列

整體例子代碼

#include <linux/types.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/delay.h> #include <linux/ide.h> #include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/gpio.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/device.h> #include <linux/of_gpio.h> #include <linux/semaphore.h> #include <linux/timer.h> #include <linux/i2c.h> #include <linux/genhd.h> #include <linux/blkdev.h> #include <linux/hdreg.h>#include <asm/mach/map.h> #include <asm/uaccess.h> #include <asm/io.h>#define RAMDISK_SIZE (2 * 1024 * 1024) /* 容量大小為2MB */ #define RAMDISK_NAME "ramdisk" /* 名字 */ #define RADMISK_MINOR 3 /* 表示有三個磁盤分區(qū)！不是次設備號為3！ *//* ramdisk設備結構體 */ struct ramdisk_dev{int major; /* 主設備號 */unsigned char *ramdiskbuf; /* ramdisk內存空間,用于模擬塊設備 */spinlock_t lock; /* 自旋鎖 */struct gendisk *gendisk; /* gendisk */struct request_queue *queue;/* 請求隊列 */};struct ramdisk_dev ramdisk; /* ramdisk設備 *//** @description : 打開塊設備* @param - dev : 塊設備* @param - mode : 打開模式* @return : 0 成功;其他失敗*/ int ramdisk_open(struct block_device *dev, fmode_t mode) {printk("ramdisk open\r\n");return 0; }/** @description : 釋放塊設備* @param - disk : gendisk* @param - mode : 模式* @return : 0 成功;其他失敗*/ void ramdisk_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode) {printk("ramdisk release\r\n"); }/** @description : 獲取磁盤信息* @param - dev : 塊設備* @param - geo : 模式* @return : 0 成功;其他失敗*/ int ramdisk_getgeo(struct block_device *dev, struct hd_geometry *geo) {/* 這是相對于機械硬盤的概念 */geo->heads = 2; /* 磁頭 */geo->cylinders = 32; /* 柱面 */geo->sectors = RAMDISK_SIZE / (2 * 32 *512); /* 一個磁道上的扇區(qū)數(shù)量 */return 0; }/* * 塊設備操作函數(shù) */ static struct block_device_operations ramdisk_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = ramdisk_open,.release = ramdisk_release,.getgeo = ramdisk_getgeo, };/** @description : “制造請求”函數(shù)* @param-q : 請求隊列* @return : 無*/ void ramdisk_make_request_fn(struct request_queue *q, struct bio *bio) {int offset;struct bio_vec bvec;struct bvec_iter iter;unsigned long len = 0;offset = (bio->bi_iter.bi_sector) << 9; /* 獲取要操作的設備的偏移地址 *//* 處理bio中的每個段 */bio_for_each_segment(bvec, bio, iter){char *ptr = page_address(bvec.bv_page) + bvec.bv_offset;len = bvec.bv_len;if(bio_data_dir(bio) == READ) /* 讀數(shù)據(jù) */memcpy(ptr, ramdisk.ramdiskbuf + offset, len);else if(bio_data_dir(bio) == WRITE) /* 寫數(shù)據(jù) */memcpy(ramdisk.ramdiskbuf + offset, ptr, len);offset += len;}set_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);bio_endio(bio, 0); }/** @description : 驅動出口函數(shù)* @param : 無* @return : 無*/ static int __init ramdisk_init(void) {int ret = 0;printk("ramdisk init\r\n");/* 1、申請用于ramdisk內存 */ramdisk.ramdiskbuf = kzalloc(RAMDISK_SIZE, GFP_KERNEL);if(ramdisk.ramdiskbuf == NULL) {ret = -EINVAL;goto ram_fail;}/* 2、初始化自旋鎖 */spin_lock_init(&ramdisk.lock);/* 3、注冊塊設備 */ramdisk.major = register_blkdev(0, RAMDISK_NAME); /* 由系統(tǒng)自動分配主設備號 */if(ramdisk.major < 0) {goto register_blkdev_fail;} printk("ramdisk major = %d\r\n", ramdisk.major);/* 4、分配并初始化gendisk */ramdisk.gendisk = alloc_disk(RADMISK_MINOR);if(!ramdisk.gendisk) {ret = -EINVAL;goto gendisk_alloc_fail;}/* 5、分配請求隊列 */ramdisk.queue = blk_alloc_queue(GFP_KERNEL);if(!ramdisk.queue){ret = -EINVAL;goto blk_allo_fail;}/* 6、設置“制造請求”函數(shù) */blk_queue_make_request(ramdisk.queue, ramdisk_make_request_fn);/* 7、添加(注冊)disk */ramdisk.gendisk->major = ramdisk.major; /* 主設備號 */ramdisk.gendisk->first_minor = 0; /* 第一個次設備號(起始次設備號) */ramdisk.gendisk->fops = &ramdisk_fops; /* 操作函數(shù) */ramdisk.gendisk->private_data = &ramdisk; /* 私有數(shù)據(jù) */ramdisk.gendisk->queue = ramdisk.queue; /* 請求隊列 */sprintf(ramdisk.gendisk->disk_name, RAMDISK_NAME); /* 名字 */set_capacity(ramdisk.gendisk, RAMDISK_SIZE/512); /* 設備容量(單位為扇區(qū)) */add_disk(ramdisk.gendisk);return 0;blk_allo_fail:put_disk(ramdisk.gendisk);//del_gendisk(ramdisk.gendisk); gendisk_alloc_fail:unregister_blkdev(ramdisk.major, RAMDISK_NAME); register_blkdev_fail:kfree(ramdisk.ramdiskbuf); /* 釋放內存 */ ram_fail:return ret; }/** @description : 驅動出口函數(shù)* @param : 無* @return : 無*/ static void __exit ramdisk_exit(void) {printk("ramdisk exit\r\n");/* 釋放gendisk */del_gendisk(ramdisk.gendisk);put_disk(ramdisk.gendisk);/* 清除請求隊列 */blk_cleanup_queue(ramdisk.queue);/* 注銷塊設備 */unregister_blkdev(ramdisk.major, RAMDISK_NAME);/* 釋放內存 */kfree(ramdisk.ramdiskbuf); }module_init(ramdisk_init); module_exit(ramdisk_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

總結

以上是生活随笔為你收集整理的linux块设备驱动简述（Linux驱动开发篇）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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