嵌入式Linux設備驅動開發之：塊設備驅動編程

11.4塊設備驅動編程

塊設備通常指一些需要以塊（如512字節）的方式寫入的設備，如IDE硬盤、SCSI硬盤、光驅等。它的驅動程序的編寫過程與字符型設備驅動程序的編寫有很大的區別。

塊設備驅動編程接口相對復雜，不如字符設備明晰易用。塊設備驅動程序對整個系統的性能影響較大，速度和效率是設計塊設備驅動程要重點考慮的問題。系統中使用緩沖區與訪問請求的優化管理（合并與重新排序）來提高系統性能。

1．編程流程說明

塊設備驅動程序的編寫流程同字符設備驅動程序的編寫流程很類似，也包括了注冊和使用兩部分。但與字符驅動設備所不同的是，塊設備驅動程序包括一個request請求隊列。它是當內核安排一次數據傳輸時在列表中的一個請求隊列，以最大化系統性能為原則進行排序。在后面的讀寫操作時會詳細講解這個函數，圖11.5為塊設備驅動程序的流程圖，請讀者注意與字符設備驅動程序的區別。

圖11.5塊設備驅動程序流程圖

2．重要數據結構

每個塊設備物理實體由一個gendisk結構體來表示（在/linux/genhd.h>中定義），每個gendisk可以支持多個分區。

每個gendisk中包含了本物理實體的全部信息以及操作函數接口。整個塊設備的注冊過程是圍繞gendisk來展開的。在驅動程序中需要初始化的gendisk的一些成員如下所示。

structgendisk

{

intmajor;/*主設備號*/

intfirst_minor;/*第一個次設備號*/

intminors;/*次設備號個數，一個塊設備至少需要使用一個次設備號，而且塊設

備的每個分區都需要一個次設備號，因此這個成員等于1，則表明該塊

設備是不可被分區的，否則可以包含minors–1個分區。*/

chardisk_name[32];/*塊設備名稱，在/proc/partions中顯示*/

structhd_struct**part;/*分區表*/

structblock_device_operations*fops;/*塊設備操作接口，與字符設備的

file_operations結構對應*/

structrequest_queue*queue;/*I/O請求隊列*/

void*private_data;/*指向驅動程序私有數據*/

sector_tcapacity;/*塊設備可包含的扇區數*/

……/*其他省略*/

};

與字符設備驅動程序一樣，塊設備驅動程序也包含一個在linux/fs.h>中定義的block_device_operations結構，其定義如下所示。

structblock_device_operations

{

int(*open)(structinode*,structfile*);

int(*release)(structinode*,structfile*);

int(*ioctl)(structinode*,structfile*,unsigned,unsignedlong);

long(*unlocked_ioctl)(structfile*,unsigned,unsignedlong);

long(*compat_ioctl)(structfile*,unsigned,unsignedlong);

int(*direct_access)(structblock_device*,sector_t,unsignedlong*);

int(*media_changed)(structgendisk*);

int(*revalidate_disk)(structgendisk*);

int(*getgeo)(structblock_device*,structhd_geometry*);

structmodule*owner;

};

從該結構的定義中，可以看出塊設備并不提供read()、write()等函數接口。對塊設備的讀寫請求都是以異步方式發送到設備相關的request隊列之中。