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        塊設備驅動程序的編寫驅動之用內存模擬磁盤

        作者: 時間:2016-11-21 來源:網絡 收藏
        // 參考:
        // driversblockxd.c
        // driversblockz2ram.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
        #include
        #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 %dn", ++cnt);
        while ((req = elv_next_request(q)) != NULL) {
        // 數據傳輸三要素: 源,目的,長度
        // 源/目的:
        unsigned long offset = req->sector * 512;
        // 目的/源: (寫的時候buffer是源,讀的時候buffer是目的,從扇區里讀出來放在buffer里)
        // req->buffer
        // 長度:
        unsigned long len = req->current_nr_sectors * 512;
        if (rq_data_dir(req) == READ)
        {
        //如果是操作硬盤的話在這個位置放置讀取硬盤的函數就可以了
        //printk("do_ramblock_request read %dn", ++r_cnt);
        memcpy(req->buffer, ramblock_buf+offset, len);
        }
        else
        {
        //如果是操作硬盤的話在這個位置放置寫硬盤的函數就可以了
        //printk("do_ramblock_request write %dn", ++w_cnt);
        memcpy(ramblock_buf+offset, req->buffer, len);
        }
        end_request(req, 1);
        }
        }
        static int ramblock_init(void)
        {
        // 1. 分配一個gendisk結構體
        ramblock_disk = alloc_disk(16); // 次設備號個數: 分區個數+1 ,表示有15個分區
        // 2. 設置
        // 2.1 分配/設置隊列: 提供讀寫能力
        ramblock_queue = blk_init_queue(do_ramblock_request, &ramblock_lock);//do_ramblock_request隊列處理函數
        ramblock_disk->queue = ramblock_queue;
        // 2.2 設置其他屬性: 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); //在內核里面對于文件系統那一層,認為 //扇區永遠是512字節,即為扇區數
        //塊設備的操作是以扇區為單位的。
        // 3. 硬件相關操作
        ramblock_buf = kzalloc(RAMBLOCK_SIZE, GFP_KERNEL);
        // 4. 注冊
        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"
        --------------------------------------------- 文件的讀寫
        文件系統: vfat, ext2, ext3, yaffs2, jffs2 (把文件的讀寫轉換為扇區的讀寫)
        -----------------ll_rw_block----------------- 扇區的讀寫
        1. 不像字符設備那樣提供讀寫函數,而是把"讀寫"放入隊列
        2. 調用隊列的處理函數(優化/調順序/合并)后再執行
        塊設備驅動程序
        ---------------------------------------------
        硬件: 硬盤,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來構造bio (block input/output)
        submit_bio(rw, bio);
        // 通用的構造請求: 使用bio來構造請求(request)
        generic_make_request(bio);
        __generic_make_request(bio);
        request_queue_t *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev); // 找到隊列
        // 調用隊列的"構造請求函數"
        ret = q->make_request_fn(q, bio);
        // 默認的函數是__make_request
        __make_request
        // 先嘗試合并
        elv_merge(q, &req, bio);
        // 如果合并不成,使用bio構造請求
        init_request_from_bio(req, bio);
        // 把請求放入隊列
        add_request(q, req);
        // 執行隊列
        __generic_unplug_device(q);
        // 調用隊列的"處理函數"
        q->request_fn(q);
        怎么寫塊設備驅動程序呢?
        1. 分配gendisk: alloc_disk
        2. 設置
        2.1 分配/設置隊列: request_queue_t // 它提供讀寫能力
        blk_init_queue
        2.2 設置gendisk其他信息 // 它提供屬性: 比如容量
        3. 注冊: add_disk
        參考:
        driversblockxd.c
        driversblockz2ram.c
        測試3th,4th:
        在開發板上:
        1. insmod ramblock.ko
        2. 格式化: mkdosfs /dev/ramblock
        3. 掛接: mount /dev/ramblock /tmp/
        4. 讀寫文件: cd /tmp, 在里面vi文件
        5. cd /; umount /tmp/
        6.再次掛接: mount /dev/ramblock /tmp/,后查看文件還依然存在
        7. cat /dev/ramblock > /mnt/ramblock.bin
        8. 在PC上查看ramblock.bin
        sudo mount -o loop ramblock.bin /mnt
        測試5th:
        1. insmod ramblock.ko
        2. ls /dev/ramblock*
        3. fdisk /dev/ramblock
        注:
        1、對塊設備進行讀寫操作時可能不會立即響應,先放入隊列一段時間后一起執行,如果想讓讀寫操作立即執行可以運行:sync命令,即同步命令進行同步,此時會執行沒有執行的相關操作。
        2、對于磁盤容量=磁頭數*柱面數*扇區數*512,柱面數就是有多少環,每個扇區512字節
        對于flash是有多少塊,每塊有多少扇區,每個扇區可以存多少字節




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