力卉编程 | 块设备节点的实例

实例代码：ramdrv2.c

#include<linux/module.h>
#include<linux/fs.h>
#include<linux/genhd.h>
#include<linux/blkdev.h>
#include<linux/bio.h>
 
 
#define DEVICE_MAJOR 240
#define DEVICE_NAME "ramdisk"
 
 
#define SECTOR_SIZE 512
//扇区大小
#define DISK_SIZE (3*1024*1024)
//虚拟磁盘大小
#define SECTOR_ALL (DISK_SIZE/SECTOR_SIZE)
//虚拟磁盘的扇区数
 
 
static struct gendisk *p_disk; //用来指向申请的gendisk结构体
static struct request_queue *p_queue; //用来指向请求队列
static unsigned char mem_start[DISK_SIZE]; //分配一块3M 的内存作为虚拟磁盘
 
 
/***********************************************************************
  对于ram、loop、网络设备等使用自己编写的make_request函数来处理bio
  省去使用内核I/O调度器的过程，make_request返回值是0
**********************************************************************/
static void ramdisk_make_request(struct request_queue *q,struct bio *bio)
{
 struct bio_vec *bvec; //bio结构中包含多个bio_vec结构
 int i; //用于循环的变量，不需要赋值
 void *disk_mem; //指向虚拟磁盘正在读写的位置
 if((bio->bi_sector*SECTOR_SIZE)+bio->bi_size>DISK_SIZE)
 { //检查超出容量的情况
  printk("ramdisk over flowed!\n");
  bio_endio(bio,1); //第二个参数为1通知内核bio处理出错
  return ;
 }
 
 
 disk_mem=mem_start+bio->bi_sector*SECTOR_SIZE; //mem_start是虚拟磁盘的起始地址
 
 
//bio_for_each_segment是一个for循环的宏，每次循环处理一个bio_vec
 bio_for_each_segment(bvec,bio,i){
  void *iovec; //指向内核存放数据的地址
  iovec=kmap(bvec->bv_page)+bvec->bv_offset; //将bv_page映射到高端内存
  switch(bio_data_dir(bio)){ //bio_data_dir(bio)返回要处理数据的方向
   case READA: //READA是预读，RAED是读，采用同一处理
   case READ:memcpy(iovec,disk_mem,bvec->bv_len);break;
   case WRITE:memcpy(disk_mem,iovec,bvec->bv_len);break;
   default:bio_endio(bio,1);kunmap(bvec->bv_page);return ; //处理失败的情况
  }
  kunmap(bvec->bv_page); //释放bv_page的映射
  disk_mem+=bvec->bv_len; //移动虚拟磁盘的指向位置，准备下一个循环bvec的读写做准备
 }
 bio_endio(bio,0); //第二个参数为0通知内核处理成功
 return ;
}
 
 
static struct block_device_operations ramdisk_fops={
 .owner=THIS_MODULE,
};
 
 
static int ramdisk_init(void)
{
 p_queue=blk_alloc_queue(GFP_KERNEL); //申请请求队列，不附加make_request函数
 if(!p_queue)return -1;
 blk_queue_make_request(p_queue,ramdisk_make_request); //将自己编写的make_request函数添加到申请的队列
 p_disk=alloc_disk(1); //申请一个分区的gendisk结构体
 if(!p_disk)
 {
  blk_cleanup_queue(p_queue); //gendisk申请失败，清除已申请的请求队列
  return -1;
 }
 strcpy(p_disk->disk_name,DEVICE_NAME); //块设备名
 p_disk->major=DEVICE_MAJOR; //主设备号
 p_disk->first_minor=0; //次设备号
 p_disk->fops=&ramdisk_fops; //fops地址
 p_disk->queue=p_queue; //请求队列地址
 set_capacity(p_disk,SECTOR_ALL); //设置磁盘扇区数
 add_disk(p_disk); //设置好后添加这个磁盘
 return 0;
}
 
 
static void ramdisk_exit(void)
{
 del_gendisk(p_disk); //删除gendisk注册信息
 put_disk(p_disk); //释放disk空间
 blk_cleanup_queue(p_queue); //清除请求队列
}
 
 
module_init(ramdisk_init);
module_exit(ramdisk_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

实例：
Makefile

ifneq ($(KERNELRELEASE),) 
obj-m := ramdrv2.o
$(info "2nd")
else
KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD:=$(shell pwd)
all:
    $(info "1st")
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
    #gcc -o test test.c
clean:
    rm -f *.ko *.o *.symvers *.mod.c *.mod.o *.order
endif

以上代码经过调试验证OK。

测试步骤：
lsmod
insmod ramdrv2.ko //动态挂载驱动模块 （文件名称）
lsmod //查看是否多了个ramdrv2模块（文件名称）
ls /dev //查看一下/dev目录下是否多了个ramdisk节点（次名称代码中定义）
mkfs.ext3 /dev/ramdisk //在虚拟磁盘上建立ext3文件系统
mount /dev/ramdisk /mnt/test //挂载到/mnt/test目录，是不是多了lost+found文件夹？
mount //查看mount的记录

卸载：
umount /mnt/test
rmmod ramdisk_driver

代码原理：

ram、loop、网络设备等驱动通常使用自己编写的make_request函数来处理bio结构，免去内核使用I/O调度器处理的麻烦。
而像硬盘等这些有磁道、扇区的设备驱动则使用request函数，内核会提供 __make_request()函数并调用I/O调度器来处理bio结构，以提高磁盘的读写效率