6.块设备驱动程序--二：块设备驱动编写

如何写块设备驱动程序
1., 使用register_blkdev()创建一个块设备
2，以面向对象的思想分配 gendisk 结构体。用 alloc_disk 函数。
3，设置 gendisk 结构体。
①，分配/设置一个队列：request_queue_t. （提供读写能力）用 blk_init_queue 函
数。
②，设置 gendisk 其他信息。（提供磁盘属性：磁盘容量，扇区大小等）
4，注册 gendisk 结构体。用 add_disk 函数

/*13.块驱动程序：分配一段内存，用内存来模拟硬盘：*/

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#include 
#include 
#include 

#define RAMBLOCK_SIZE (1024*1024)           //定义块设备的容量为1M字节

static struct gendisk *ramblock_disk;   //定义gendisk通用磁盘结构体
static struct request_queue *ramblock_queue; //定义请求队列结构体

static int major;                    //定义主设备号
static DEFINE_SPINLOCK(ramblock_lock);      //定义一个自旋锁,用于分配/设置队列

static struct block_device_operations ramblock_fops = {
	.owner	= THIS_MODULE,
};
	

static void do_ramblock_request (request_queue_t * q)
{

}


static int ramblock_init(void)
{
	/*1.分配一个gendisk(通用磁盘)结构体*/
	ramblock_disk = alloc_disk(16);  //次设备号个数：分区个数+1
	
	/*2.设置*/
	/*2.1 分配/设置一个队列request_queue_t. （提供读写能力）*/	
	ramblock_queue=blk_init_queue(do_ramblock_request, &ramblock_lock);      //分配队列
	ramblock_disk->queue = ramblock_queue;         //设置队列
	
	/*2.2设置gendisk其他属性：容量等*/
		major = register_blkdev(0, "ramblock"); //创建一个块设备,当major==0时,表示动态创建,创建成功会返回一个主设备号，可通过 cat 、proc/device查看到
		
		ramblock_disk->major = major;               //主设备号
		ramblock_disk->first_minor = 0;             ///第一个次设备号写为0，则从0~16都对应这个块设备。
		sprintf(ramblock_disk->disk_name, "ramblock");   //块设备的名字
		ramblock_disk->fops = &ramblock_fops;            //必要的操作函数，即使为空也要提供该结构体
//	ramblock_disk->private_data = p;        私有数据不需要

		set_capacity(ramblock_disk, RAMBLOCK_SIZE / 512);           //设置容量，单位为扇区个数，扇区=512字节
		
	/*3.注册gendisk结构体，用add_disk函数*/
		add_disk(ramblock_disk);
	
	return 0;
}

static void rmablock_exit(void)
{
	unregister_blkdev(major, "ramblock");   //卸载块设备
	//使用put_disk()和del_gendisk()来注销,释放gendisk结构体
	put_disk(ramblock_disk);
	del_gendisk(ramblock_disk);
	blk_cleanup_queue(ramblock_queue);  //清除内存中的申请队列
		

}

module_init(ramblock_init);
module_exit(rmablock_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

二：入口函数相关API

1.分配一个 gendisk 结构体：allock_disk()

ramblock_disk= allock_disk(16);

alloc_disk (int minors)需要参数“minor+s”是指次设备号个数。即“分区个数
+1”。minors为 1 时，就是把整个磁盘当成一个分区，则在上面不能再创建分
区了。如写成 16，则最多可以创建 15 个分区。
若是说，这个主设备号之下，从哪个次设备号开始都是对应这个块设备。

对于一个块设备，次设备号为“0”时，表示整个磁盘。如“/dev/sda”。次设备号“1，
2，、”表示是磁盘的第几个 主 分区。次设备号从 5 开始是“扩展分区”。

2.,分配队列：blk_init_queue()

ramblock_queue = blk_init_queue (do_rambloc_request, &ramblock_lock);

blk_init_queue (request_fn_proc * rfn, spinlock_t * lock) 分配一个队列。
参 1 rfn，执行处理队列的函数。
参 2 lock，一个“自旋锁”。 需提前定义：DEFINE_SPINLOCK (beep_lock)
函数功能：分配一个请求队列，分配成功则返回一个队列结构体
提供读写能力:之前分析把“文件读写”转成“扇区读写”，对“扇区的读写”会放入个队列里面

3.设置gendisk结构体的其他成员

使用register_blkdev()创建一个块设备*/

major = register_blkdev(0, "ramblock"); //创建一个块设备,当major=0时,表示动态创建,创建成功会返回一个主设备号，可通过 cat 、proc/device查看到

	1.	ramblock_disk->major = major;               //主设备号
	2   ramblock_disk->first_minor = 0;             ///第一个次设备号，写为0则从0~16都对应这个块设备。
	3.	sprintf(ramblock_disk->disk_name, "ramblock");   //块设备的名字
	4.	ramblock_disk->fops = &ramblock_fops;            //必要的操作函数，即使为空也要提供该结构体
	5.	set_capacity(ramblock_disk, RAMBLOCK_SIZE / 512);           //容量，单位为扇区个数，扇区=512字节
		

1.主设备号：
static int major;
major = register_blkdev(0, “ramblock”); //自动分配主设备号
ramblock_disk->major = major; //属性:主设备号
主设备号可以自已定义，也可以让系统自动分配。

2.，第一个次设备号 和 块设备的名字。
ramblock_disk->first_minor = 0; //第一个次设备号写为0，则从0~16都对应这个块设备。
printf(ramblock_disk->disk_name, “ramblock”); //块设备的名字

3.fops ：操作函数。即使是空的操作函数，这个 fops 也要提供。
static struct block_device_operations ramblock_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.ioctl = ramblock_ioctl,
.getgeo = ramblock_getgeo,
};
经过实验，即使这个函数里什么也没有（如没有".ioctl"和".getgeo"），也要提供这个结构体。不然会出错。
ramblock_disk->fops = &ramblock_fops; //必要的操作函数

4.设置队列：
把设置队列放在“分配队列”那一步骤代码紧跟的之下。就是把队列使用起来，即放到
request_queue_t 结构变量 ramblock_queue 里中去。
//2.1,分配/设置队列:提供读写能力
ramblock_queue = blk_init_queue (do_rambloc_request, &ramblock_lock);
ramblock_disk->queue = ramblock_queue; //设置队列

5.容量：设置容量时，是以扇区为单位。
块设备容量 1M 字节
#define RAMBLOCK_SIZE (1024*1024)
set_capacity(ramblock_disk, RAMBLOCK_SIZE / 512);
单位是“扇区”，在内核里，对于文件系统那一层，永远认为扇区是 512 字节。

6.处理请求函数：
在“分配/设置队列 blk_init_queue()”函数中，形参 1“request_fn_proc *rfn”是用
来“处理”队列中的请求的函数。
//定义"处理队列请求"的函数
static void do_rambloc_request (request_queue_t * q)
{

}
这里什么也没做，以后慢慢完善。以上一个驱动程序基本上写完了。

4.注册gendisk结构体：add_disk().

add_disk(ramblock_disk);

三:出口函数
1.卸载块设备
unregister_blkdev(major, “ramblock”); //卸载块设备
2.使用put_disk()和del_gendisk()来注销,释放gendisk结构体
put_disk(ramblock_disk);
del_gendisk(ramblock_disk);
3./清除内存中的申请队列
blk_cleanup_queue(ramblock_queue); //清除内存中的申请队列

二：总结步骤过程

步骤如下:

1在入口函数中:

1)使用register_blkdev()创建一个块设备
2) blk_init_queue()使用分配一个申请队列,并赋申请队列处理函数
3)使用alloc_disk()分配一个gendisk结构体
4)设置gendisk结构体的成员
->4.1)设置成员参数(major、first_minor、disk_name、fops)
->4.2)设置queue成员,等于之前分配的申请队列
->4.3)通过set_capacity()设置capacity成员,等于扇区数
5)使用kzalloc()来获取缓存地址,用做扇区
6)使用add_disk()注册gendisk结构体

2在申请队列的处理函数中

1. while循环使用elv_next_request()获取申请队列中每个未处理的申请
   2)使用rq_data_dir()来获取每个申请的读写命令标志,为 0(READ)表示读, 为1(WRITE)表示写
   3)使用memcp()来读或者写扇区(缓存)
   4)使用end_request()来结束获取的每个申请

3在出口函数中

1)使用put_disk()和del_gendisk()来注销,释放gendisk结构体
2)使用kfree()释放磁盘扇区缓存
3)使用blk_cleanup_queue()清除内存中的申请队列
4)使用unregister_blkdev()卸载块设备