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块设备驱动程序

[注意：自从块设备接口为了支持块设备可加载模块而进行更改后，本文档就未更新。这些更改不应使您无法应用本文档中的任何内容...]

要在设备上挂载文件系统，它必须是由块设备驱动程序驱动的块设备。这意味着该设备必须是随机访问设备，而不是流设备。换句话说，您必须能够随时寻址到物理设备上的任何位置。

你不提供read()和write()块设备的例程。相反，你的驱动程序使用block_read()和block_write()，它们是由 VFS 提供的通用函数，VFS 将调用 strategy 例程，或者request()函数，你编写它来代替read()和write()用于你的驱动程序。这个 strategy 例程也由 buffer cache 调用，buffer cache 由 VFS 例程调用，这就是普通文件系统上的普通文件被读取和写入的方式。

I/O 请求由缓冲区缓存提供给一个名为ll_rw_block()，它构建请求列表，这些列表由 elevator algorithm 排序，该算法对列表进行排序，以使访问更快更有效。反过来，它调用你的request()函数来实际执行 I/O。

请注意，尽管 SCSI 磁盘和 CD-ROM 被认为是块设备，但它们是经过特殊处理的（所有 SCSI 设备都是如此）。有关详细信息，请参阅 编写 SCSI 驱动程序。（尽管 SCSI 磁盘和 CD-ROM 是块设备，但 SCSI 磁带，像其他磁带一样，通常是字符设备。）

初始化

块设备的初始化比字符设备的初始化稍微复杂一些，特别是某些“初始化”必须在编译时完成。还有一个register_blkdev()调用，它对应于字符设备register_chrdev()调用，驱动程序必须调用它来说明它存在、正在工作并且处于活动状态。

文件 blk.h

在你的驱动程序代码的顶部，在所有其他包含的头文件之后，你需要编写两行代码

#define MAJOR_NR DEVICE_MAJOR
#include "blk.h"
其中DEVICE_MAJOR是你设备的主设备号。drivers/block/blk.h 需要使用MAJOR_NR定义来为你的驱动程序设置许多其他定义和宏。

现在你需要编辑 blk.h。在#ifdef MAJOR_NR，有一个定义部分，这些定义是为某些主设备号有条件地包含的，受以下保护#elif (MAJOR_NR == DEVICE_MAJOR)。在此列表的末尾，你将为你的驱动程序添加另一个部分。在该部分中，需要以下行

#define DEVICE_NAME        "device"
#define DEVICE_REQUEST     do_dev_request
#define DEVICE_ON(device)  /* usually blank, see below */
#define DEVICE_OFF(device) /* usually blank, see below */
#define DEVICE_NR(device)  (MINOR(device))

DEVICE_NAME只是设备名称。有关示例，请参阅 blk.h 中的其他条目。

DEVICE_REQUEST是你的 strategy 例程，它将处理设备上的所有 I/O。有关 strategy 例程的更多详细信息，请参阅 策略例程。

DEVICE_ON和DEVICE_OFF用于需要打开和关闭的设备，例如软盘。事实上，软盘驱动程序是目前唯一使用这些定义的设备驱动程序。

DEVICE_NR(device)用于从次设备号确定物理设备的编号。例如，在hd驱动程序中，由于第二个硬盘驱动器从次设备号 64 开始，DEVICE_NR(device)定义为(MINOR(device)>>6).

如果你的驱动程序是中断驱动的，你还需要设置

#define DEVICE_INTR do_dev
它将成为一个变量，该变量由 blk.h 的其余部分自动定义和使用，特别是通过SET_INTR()和CLEAR_INTR宏。

你可能还会考虑设置这些定义

#define DEVICE_TIMEOUT DEV_TIMER
#define TIMEOUT_VALUE n
其中n是 jiffies 的数量（时钟节拍；Linux/386 上为百分之一秒；Linux/Alpha 上约为千分之一秒），如果在没有收到中断的情况下超时。如果你的设备可能“卡住”，则使用这些：驱动程序无限期等待永远不会到达的中断的情况。如果你定义了这些，它们将自动用于SET_INTR使你的驱动程序超时。当然，你的驱动程序必须能够处理被定时器超时的可能性。

识别 PC 标准分区

[检查 genhd.c 中的例程，并包含详细、正确的说明，说明如何使用它们来允许你的设备使用标准的 dos 分区方案。到现在为止，也支持 bsd disklabel 和 sun 的 SMD 标签，但我仍然没有抽出时间来记录这一点。我很惭愧——但人们似乎已经能够弄清楚了:-)]

缓冲区缓存

[这里应该简要解释一下 ll_rw_block() 是如何被调用的，关于 getblk() 和 bread() 和 breada() 和 bwrite() 等等。缓冲区缓存的真正解释保留在 VFS 参考部分。Jean-Marc Lugrin 写了一个，但我现在找不到他了。]

策略例程

所有块的读取和写入都是通过 strategy 例程 完成的。此例程不接受任何参数，也不返回任何内容，但它知道在哪里可以找到 I/O 请求列表 (CURRENT，默认定义为blk_dev[MAJOR_NR].current_request)，并且知道如何将数据从设备获取到块中。它在中断 禁用 的情况下被调用，以避免竞争条件，并负责通过调用以下命令来启用中断sti()然后返回。

strategy 例程首先调用INIT_REQUEST宏，它确保请求确实在请求列表中，并进行其他一些健全性检查。add_request()将已经根据电梯算法以正确的顺序对请求进行了排序（使用插入排序，因为它为每个请求调用一次），因此 strategy 例程“仅仅”必须满足请求，调用end_request(1)，它将从列表中删除请求，然后如果列表上仍然有另一个请求，则满足它并调用end_request(1), 直到列表上没有更多请求为止，此时它返回。

如果驱动程序是中断驱动的，strategy 例程只需要调度第一个请求发生，并让中断处理程序调用end_request(1)并再次调用 strategy 例程，以便调度下一个请求。如果驱动程序不是中断驱动的，则 strategy 例程可能要等到所有 I/O 完成后才能返回。

如果由于某种原因，I/O 在当前请求上永久失败，end_request(0)必须调用它来销毁请求。

请求可以是读取或写入。驱动程序通过检查以下内容来确定请求是读取还是写入CURRENT->cmd。如果CURRENT->cmd == READ，则请求是读取，如果CURRENT->cmd == WRITE，则请求是写入。如果设备有单独的中断例程来处理读取和写入，SET_INTR(n)必须调用它以确保将调用正确的中断例程。

[在这里，我需要包含轮询 strategy 例程和中断驱动例程的示例。中断驱动的例程应提供单独的读取和写入中断例程，以显示SET_INTR.]

版权 (C) 1992, 1993, 1994, 1996 Michael K. Johnson, johnsonm@redhat.com。

消息

1. Idea: 非块缓存块设备？ 由 Neal Tucker
2. Idea: 我应该解释电梯算法（+锯齿等）吗？ 由 Michael De La Rue