引言

bread 塊設備讀取函數，顧名思義就是讀取塊設備內容的函數，這個函數的第一次調用是在main函數里面進程1的init()函數里面，sys_setup函數調用的。
第一次調用主要是為了讀取硬盤上的第一個扇區的內容，因為第一個扇區有著分區表等重要信息。
bread的技術路線特別長，可以說它操作系統里面的緩沖區，請求項，驅動等多個版本都結合起來，想要充分理解整個函數，是十分需要耐心的。
OK，Let GO.

Go

我們看第一次調用bread函數的上下文：

for (drive=0 ; drive<NR_HD ; drive++) {if (!(bh = bread(0x300 + drive*5,0))) {printk("Unable to read partition table of drive %d\n\r",drive);panic("");}if (bh->b_data[510] != 0x55 || (unsigned char)bh->b_data[511] != 0xAA) {printk("Bad partition table on drive %d\n\r",drive);panic("");}p = 0x1BE + (void *)bh->b_data;for (i=1;i<5;i++,p++) {hd[i+5*drive].start_sect = p->start_sect;hd[i+5*drive].nr_sects = p->nr_sects;}brelse(bh);}

其中調用語句為bh=bread(0x300+drive*5,0)
傳入的參數有兩個：dev和block。表示讀取設備號為dev，塊號為block的那個塊的內容。
注意這里的0x300+drive*5 ，和式的8位以上的部分0x3是硬盤的主設備號3，低8位是次設備號。
在linux-0.11中，一種存在以下7種塊設備：

struct blk_dev_struct blk_dev[NR_BLK_DEV] = {{ NULL, NULL }, /* no_dev */{ NULL, NULL }, /* dev mem */{ NULL, NULL }, /* dev fd */{ NULL, NULL }, /* dev hd 主設備號為3*/ { NULL, NULL }, /* dev ttyx */{ NULL, NULL }, /* dev tty */{ NULL, NULL } /* dev lp */ };

注意，其中blk_dev[3]就是被用作硬盤，所以硬盤的主設備號為3.
OK,我們先看bread(0x300,0)這種情況。

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bread函數的定義：

struct buffer_head * bread(int dev,int block)//1.有現成的//最新的//不是最新的//2.空閑//3.沒空閑//設備號？塊號？來保證存活時間盡量長？不應該是先進先出 {struct buffer_head * bh;if (!(bh=getblk(dev,block)))panic("bread: getblk returned NULL\n");if (bh->b_uptodate)//緩沖區與硬盤的是不是一致的,return bh;ll_rw_block(READ,bh);//在驅動里面讀wait_on_buffer(bh);if (bh->b_uptodate)return bh;brelse(bh);return NULL; }

這個函數的技術路線是：
首先，通過getblk()函數得到一個緩沖區，這個緩沖區通過一個buffer_head的指針來維護。
然后，看這個緩存塊的內容是否是最新的（或者是否已經同步），這里通過bh->b_update來反映。
如果這個緩存塊里面的東西是已經同步過的，那么直接return.
否則，先同步，從磁盤中讀取第一個塊的內容。

到了這里，我們就要先從宏觀上把握緩沖區在內核中作用。
顯然，緩沖區是介于磁盤與進程之間的東西。當進程需要讀取數據的時候，內核先把數據從磁盤中讀到緩沖區里面，然后再從緩沖區里面把數據拷貝到進程空間去。
當進程需要寫數據的時候，內核先把進程要寫的數據寫到緩沖區中，然后內核在把緩沖區的數據寫到硬盤上去。

其中，每個緩沖區由設備號和塊號來標識，一個緩沖區就對應了硬盤上一個塊（這是一個邏輯塊，是操作系統的概念，硬盤不存在塊的概念，在真實寫盤，讀盤的時候，需要把這個塊號映射到硬盤的扇區號上去）。

我們可能會有疑問了，為什么要有緩沖區的存在？？為什么硬盤來的數據先放到Buffer中，然后再把數據從Buffer拷到進程中去。
答案就是復用。
這是因為，很有可能，同一個設備號、塊號的內容在一定的時間內被多次使用。例如，同一個進程可以多次讀取同一個塊。考慮到硬盤與內存之間讀取速度的差異，讀一次盤可是需要花費很長時間的，只要能夠撞上一次就撞大發了。

其實，內核緩沖區部分的核心思想就是想方設法讓里面的緩沖塊被復用，那么為了達到這個目的，一種可行的方法就是讓里面的緩沖塊存活的時間盡量的長。直觀的想，存活時間越長，被復用的機會就越大。

OK,我們先看看getblk(dev,block)這個函數。

struct buffer_head * getblk(int dev,int block) {struct buffer_head * tmp, * bh;repeat:if ((bh = get_hash_table(dev,block)))return bh;//找到相同的tmp = free_list;do {if (tmp->b_count)//找引用計數為0的,也就是找空閑的continue;if (!bh || BADNESS(tmp)<BADNESS(bh)) //找最差的,通過dirt,b_lock//dirt:進程有寫這個塊,改了緩沖區//b_lock:1.需要把緩沖區的內存寫入到硬盤; 2.一個進程讀、一個進程寫{bh = tmp;if (!BADNESS(tmp))break;} /* and repeat until we find something good */}while ((tmp = tmp->b_next_free) != free_list);if (!bh)//bh==NULL 說明沒有找到空閑的{sleep_on(&buffer_wait);goto repeat;}wait_on_buffer(bh);//bh里面 dirt,lock有可能為0,這個只是相對更好而已 不是一定最好if (bh->b_count)//上面wait的時候,另外一個進程改了goto repeat;while (bh->b_dirt) {sync_dev(bh->b_dev);wait_on_buffer(bh);if (bh->b_count)goto repeat;} /* NOTE!! While we slept waiting for this block, somebody else might */ /* already have added "this" block to the cache. check it */if (find_buffer(dev,block))goto repeat; /* OK, FINALLY we know that this buffer is the only one of it's kind, */ /* and that it's unused (b_count=0), unlocked (b_lock=0), and clean */bh->b_count=1;bh->b_dirt=0;bh->b_uptodate=0;//???????????remove_from_queues(bh);bh->b_dev=dev;bh->b_blocknr=block;insert_into_queues(bh);return bh; }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的bread 块设备读取函数解析(1)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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