写一个linux块设备驱动程序,1.4.1 Linux块设备驱动程序原理（1）

1.4  块设备驱动程序

1.4.1  Linux块设备驱动程序原理(1)

顾名思义，块设备驱动程序就是支持以块的方式进行读写的设备。块设备和字符设备最大的区别在于读写数据的基本单元不同。块设备读写数据的基本单元为块，例如磁盘通常为一个sector，而字符设备的基本单元为字节。从实现角度来看，字符设备的实现比较简单，内核例程和用户态API一一对应，这种映射关系由字符设备的file_operations维护。块设备接口则相对复杂，读写API没有直接到块设备层，而是直接到文件系统层，然后再由文件系统层发起读写请求。

block_device结构代表了内核中的一个块设备。它可以表示整个磁盘或一个特定的分区。当这个结构代表一个分区时，它的bd_contains成员指向包含这个分区的设备，bd_part成员指向设备的分区结构。当这个结构代表一个块设备时，bd_disk成员指向设备的gendisk结构。struct block_device {

dev_t           bd_dev;

struct inode *  bd_inode;   /*分区结点*/

int         bd_openers;

struct semaphore    bd_sem; /*打开/关闭锁*/

struct semaphore    bd_mount_sem;   /* 加载互斥锁*/

struct list_head    bd_inodes;

void *      bd_holder;

int         bd_holders;

struct block_device *   bd_contains;

unsigned        bd_block_size;//分区块大小

struct hd_struct *  bd_part;

unsigned        bd_part_count;//打开次数

int         bd_invalidated;

struct gendisk *    bd_disk;

struct list_head    bd_list;

struct backing_dev_info *bd_inode_backing_dev_info;

unsigned long   bd_private;

};

gendisk是一个单独的磁盘驱动器的内核表示。内核还使用gendisk来表示分区。struct gendisk {

int major;          //主设备号

int first_minor;

int minors;         //最大的次设备号数量，如果设备不能分区，该值为1

char disk_name[32]; //主设备名

struct hd_struct **part;    //分区信息，有minors个

struct block_device_operations *fops;//设备操作

struct request_queue *queue;    //设备管理I/O请求

void *private_data;

sector_t capacity;

int flags;

char devfs_name[64];

int number;

struct device *driverfs_dev;

struct kobject kobj;

struct timer_rand_state *random;

int policy;

atomic_t sync_io;

unsigned long stamp, stamp_idle;

int in_flight;

#ifdef  CONFIG_SMP

struct disk_stats *dkstats;

#else

struct disk_stats dkstats;

#endif

};

gendisk结构的操作函数包括以下几个：struct gendisk *alloc_disk(int minors);     //分配磁盘

void add_disk(struct gendisk *disk);        //增加磁盘信息

void unlink_gendisk(struct gendisk *disk)   //删除磁盘信息

void delete_partition(struct gendisk *disk, int part)；  //删除分区

void add_partition(struct gendisk *disk, int part, sector_t start, sector_t len, int flags)；//添加分区

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