块设备驱动程序的编写驱动之用内存模拟磁盘-电子工程世界

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// 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

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;

static int ramblock_getgeo(struct block_device *bdev, struct hd_geometry *geo)

{

// 容量=heads*cylinders*sectors*512

geo->heads = 2;

geo->cylinders = 32;

geo->sectors = RAMBLOCK_SIZE/2/32/512;

return 0;

}

static struct block_device_operations ramblock_fops = {

.owner = THIS_MODULE,

.getgeo = ramblock_getgeo,

};

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) {

// 数据传输三要素: 源,目的,长度

// 源/目的:

unsigned long offset = req->sector * 512;

// 目的/源: (写的时候buffer是源，读的时候buffer是目的，从扇区里读出来放在buffer里)

// req->buffer

// 长度:

unsigned long len = req->current_nr_sectors * 512;

if (rq_data_dir(req) == READ)

{

//如果是操作硬盘的话在这个位置放置读取硬盘的函数就可以了

//printk("do_ramblock_request read %d\n", ++r_cnt);

memcpy(req->buffer, ramblock_buf+offset, len);

}

else

{

//如果是操作硬盘的话在这个位置放置写硬盘的函数就可以了

//printk("do_ramblock_request write %d\n", ++w_cnt);

memcpy(ramblock_buf+offset, req->buffer, len);

}

end_request(req, 1);

}

static int ramblock_init(void)

{

// 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 ，表示有15个分区

// 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);//do_ramblock_request队列处理函数

ramblock_disk->queue = ramblock_queue;

// 2.2 设置其他属性: 比如容量

major = register_blkdev(0, "ramblock"); // cat /proc/devices

ramblock_disk->major = major;

ramblock_disk->first_minor = 0;

sprintf(ramblock_disk->disk_name, "ramblock");

ramblock_disk->fops = &ramblock_fops;

set_capacity(ramblock_disk, RAMBLOCK_SIZE / 512); //在内核里面对于文件系统那一层，认为 //扇区永远是512字节，即为扇区数

//块设备的操作是以扇区为单位的。

// 3. 硬件相关操作

ramblock_buf = kzalloc(RAMBLOCK_SIZE, GFP_KERNEL);

// 4. 注册

add_disk(ramblock_disk);

return 0;

}

static void ramblock_exit(void)

{

unregister_blkdev(major, "ramblock");

del_gendisk(ramblock_disk);

put_disk(ramblock_disk);

blk_cleanup_queue(ramblock_queue);

kfree(ramblock_buf);

}

module_init(ramblock_init);

module_exit(ramblock_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

==============================================================

框架：

app: open,read,write "1.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

1. 不像字符设备那样提供读写函数，而是把"读写"放入队列

2. 调用队列的处理函数(优化/调顺序/合并)后再执行

块设备驱动程序

---------------------------------------------

硬件: 硬盘,flash

分析ll_rw_block

for (i = 0; i < nr; i++) {

struct buffer_head *bh = bhs[i];

submit_bh(rw, bh);

struct bio *bio; // 使用bh来构造bio (block input/output)

submit_bio(rw, bio);

// 通用的构造请求: 使用bio来构造请求(request)

generic_make_request(bio);

__generic_make_request(bio);

request_queue_t *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev); // 找到队列

// 调用队列的"构造请求函数"

ret = q->make_request_fn(q, bio);

// 默认的函数是__make_request

__make_request

// 先尝试合并

elv_merge(q, &req, bio);

// 如果合并不成，使用bio构造请求

init_request_from_bio(req, bio);

// 把请求放入队列

add_request(q, req);

// 执行队列

__generic_unplug_device(q);

// 调用队列的"处理函数"

q->request_fn(q);

怎么写块设备驱动程序呢？

1. 分配gendisk: alloc_disk

2. 设置

2.1 分配/设置队列: request_queue_t // 它提供读写能力

blk_init_queue

2.2 设置gendisk其他信息 // 它提供属性: 比如容量

3. 注册: add_disk

参考：

drivers\block\xd.c

drivers\block\z2ram.c

测试3th,4th:

在开发板上:

1. insmod ramblock.ko

2. 格式化: mkdosfs /dev/ramblock

3. 挂接: mount /dev/ramblock /tmp/

4. 读写文件: cd /tmp, 在里面vi文件

5. cd /; umount /tmp/

6.再次挂接: mount /dev/ramblock /tmp/，后查看文件还依然存在

7. cat /dev/ramblock > /mnt/ramblock.bin

8. 在PC上查看ramblock.bin

sudo mount -o loop ramblock.bin /mnt

测试5th:

1. insmod ramblock.ko

2. ls /dev/ramblock*

3. fdisk /dev/ramblock

注：

1、对块设备进行读写操作时可能不会立即响应，先放入队列一段时间后一起执行，如果想让读写操作立即执行可以运行：sync命令，即同步命令进行同步，此时会执行没有执行的相关操作。

2、对于磁盘容量=磁头数*柱面数*扇区数*512，柱面数就是有多少环，每个扇区512字节

对于flash是有多少块，每块有多少扇区，每个扇区可以存多少字节

关键字：块设备驱动程序内存模拟磁盘引用地址：块设备驱动程序的编写驱动之用内存模拟磁盘

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