块设备驱动-摩杜云开发者社区

块设备I/O与字符设备操做的主要区别如下所示。

块设备只能以块为单位接收输入返回输出，而字符设备则以字节为单位。大多数设备是字符设备，它们不需要缓冲并且不以固定块大小进行操作。
块设备对于I/O请求有对应的缓冲区，所以它们可以选择以什么顺序进行响应。字符设备无
须缓冲且被直接读／写。
字符设备只能被顺序读写，块设备可以随机访问。

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1）结构体 block_device_operations

在文件 include/linux/fs.h 中定义了结构体 block_device_operations, 此结构体描述了对块设备的

操作的集合，具体代码如下所示：

block_device_operations结构体

struct block_device_operations {
int (*open) (struct block_device *, fmode_t); // 打开
int (*release) (struct gendisk *, fmode_t); //释放
int (*locked_ioctl) (struct block_device *, fmode_t, unsigned, unsigned long);
int (*ioctl) (struct block_device *, fmode_t, unsigned, unsigned long);
int (*compat_ioctl) (struct block_device *, fmode_t, unsigned, unsigned long);
int (*direct_access) (struct block_device *, sector_t,
void **, unsigned long *);
int (*media_changed) (struct gendisk *); // 介质被改变
int (*revalidate_disk) (struct gendisk *); // 使介质改变
int (*getgeo)(struct block_device *, struct hd_geometry *); // 填充驱动器信息
struct module *owner; // 模块拥有者
};

2) 结构体 gendisk

结构体 gendisk 来描述一个独立的磁盘设备或者分区，具体代码如下：

struct gendisk {
   int major;           /* 主设备号 */
   int first_minor; // 第一个次设备号
   int minors; /*最大此设备数，如果不能分区为1 */
   char disk_name[32];       /* name of major driver */
   struct hd_struct **part;   /*磁盘分区信息 */
   int part_uevent_suppress;
   struct block_device_operations *fops; // 块设备操作
   struct request_queue *queue; // 请求队列，用于管理设备 I/O 请求队列的指针
   void *private_data; // 私有数据
   sector_t capacity; // 扇区数，512 字节为一个扇区，描述设备容量

   int flags;
   struct device *driverfs_dev;
   struct kobject kobj;
   struct kobject *holder_dir;
   struct kobject *slave_dir;

   struct timer_rand_state *random;
   int policy;

   atomic_t sync_io;       /* RAID */
   unsigned long stamp;
   int in_flight;
#ifdef   CONFIG_SMP
   struct disk_stats *dkstats;
#else
   struct disk_stats dkstats;
#endif
   struct work_struct async_notify;
};

3）结构体 request 和 bio

(1) 请求 reauest

结构体request和requestqueue在Lmux块设备驱动中，使用request结构体来表征等待进行的
I/O请求，用来表征一个块I/O请求队列。这两个结构体的定义代码如下所示：

struct request{undefined

struct list_head queuelist;

unsigned long flags;

sector_t sector;/*要传输的下一个扇区*/

unsigned long nr_sectors;/*要传送的扇区数目*/

unsigned int current_nr_sector;/*当前要传送的扇区*/

sector_t hard_sector;/*要完成的下一个扇区*/

unsigned long hard_nr_sectors;/*要被完成的扇区数目*/

unsigned int hard_cur_sectors;/*当前要被完成的扇区数目*/

struct bio* bio;/*请求的bio结构体的链表*/

struct bio* biotail;/*请求的bio结构体的链表尾*/

/*请求在屋里内存中占据的不连续的段的数目*/

unsigned short nr_phys_segments;

unsigned short nr_hw_segments;

int tag;

char* buffer;/*传送的缓冲区,内核的虚拟地址*/

int ref_count;/*引用计数*/

...

};

(2) 请求队列 request_queue

请求队列跟踪等候的块I/O请求，它存储用于描述这个设备能够支持的请求的类型信息。请求队列
还要实现一个插入接口，这个接囗允许使用多个I/O调度器，I/O调度器以最优性能的方式向驱动提交
I/O请求。大部分I/O调度器积累批量的I/O请求，并将其排列为递增/递减的块索引顺序后提交给驱动。
另外，I/O调度器还负责合并邻近的请求，当一个新的I/O请求被提交给调度器后，它会在队列中搜寻
包含邻近的扇区的请求。如果找到一个并且此请求合理，则调度器会将这两个请求合并。
结构体request_queue的定义代码如下所示：

struct request_queue{

...

/*自旋锁,保护队列结构体*/

;

* queue_lock;

struct kobject kobj;/*队列kobject*/

/*队列设置*/

unsigned long nr_requests;/*最大的请求数量*/

unsigned int  nr_congestion_on;

unsigned int  nr_congestion_off;

unsigned int  nr_batching;

unsigned short max_sectors;/*最大扇区数*/

unsigned short max_hw_sectors;

unsigned short max_phys_sectors;/*最大的段数*/

unsigned short max_hw_segments;

unsigned short hardsect_size;/*硬件扇区尺寸*/

unsigned int max_segment_size;/*最大的段尺寸*/

unsigned long seg_boundary_mask;/*段边界掩码*/

unsigned int dma_alignment;/*DMA传送内存对齐限制*/

struct blk_queue_tag* queue_tags;

;/*引用计数*/

unsigned int in_flight;

unsigned int sg_timeout;

unsigned int sg_reserved_size;

int node;

struct list_head drain_list;

struct request* flush_rq;

unsigned char ordered;

};

当然：在块设备上，同样可以使用函数实现块设备驱动的模块卸载、加载、打开与释放操作，相关知识请参阅先关资料。

Android 的块设备驱动在目录 /dev/block 中，其中主要内容如下所示：

块设备驱动_块设备

在上述内容中，主设备号为1的是各个内存块设备，主设备号为7的是各个回环块设备，主设
备号为31的是mtd设备中的块设备，mmcblk0 表示SD卡的块设备。
在Android 统中，可以使用mount命令来查看系统中被挂起的文件系统。使用mount命令的
格式如下所示：

mount [-t vfstype] [-o options] device dir

上述命令中主要参数的具体说明如下所示。
(1) -t vfstype:用于指定文件系统的类型，通常不必指定。mount会自动选择正确的类型。常用
类型有如下6类。

光盘或光盘镜像：is09660.
DOSFAT16文件系统：msdos
Windows9xFAT32文件系统：vfat
WindowsNTNTFS文件系统：ntfs
Mount Windows 文件网络共享：smbfs
UNIX（Linux)文件网络共享：nfs

（2） -o options：主要用来描述设备或档案的挂接方式。常用的参数有如下4类。

loop：用来把一个文件当成硬盘分区挂接上系统。
ro：采用只读方式挂接设备。
rw：采用读/写方式挂接设备。
iocharset：指定访问文件系统所用字符集。

(3) device:要挂接(Mount)的设备。

(4) dir ：设备在系统上的挂载点（Mount Point）

另外，在Android系统中可以使用df命令来查看系统中各个盘的使用情况。使用df命令的格式
如下所示：

df [optionsl
参数 options 常用取值的具体说明如下所示。

一s：对每个Names参数只给出占用的数据块总数。
—a:递归地显示指定目录中各文件及子目录中各文件占用的数据块数。若既不指定一，也
不指定一a，则只显示Names中的每一个目录及其中的各子目录所占的磁盘块数。
—k：以1024字节为单位列出磁盘空间的使用情况。
一x：不统计不同文件系统上的目录。
-l : 计算所有的文件大小，对硬链接文件则计算多次。
-i ：显示 inode 而非块使用量
—h：以容易理解的格式打印输出文件系统大小，例如136KB、254MB、21GB.
-P : 使用 POSIX 输出格式
-T : 显示文件系统类型

文章摘自：

《Android 底层接口与驱动开发技术详解》