linux 设备驱动（二）——块设备驱动
linux 设备驱动
- 三、块设备驱动
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- 3.1. 块设备简介
- 3.2. 块设备详细
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- 3.2.1 数据结构
- 3.2.2 块设备初始化
- 3.2.3 块设备request 操作
- 3.2.4 块设备打开操作
- 3.2.5 块设备释放操作
- 3.2.6 块设备ioctl操作
三、块设备驱动
3.1. 块设备简介
块设备文件通常是指以块的方式写入的设备。如硬盘、光驱等。块设备驱动与字符设备驱动有很大差别。
块设备驱动程序描述符blk_dev_struct是定义如下：
<linux/blkdev.h>
struct blk_dev_struct {
request_queue_t request_queue; //请求队列
queue_proc *queue; //函数指针queue
void *date; //保存一些私有数据
};
3.2. 块设备详细
块设备驱动编写包括注册和使用两类。其中request是请求队列，它是当内核安排一次数据传输时在列表中的请求队列。
3.2.1 数据结构
块设备驱动程序绝大部分与设备无关，内核把相同的代码放在
驱动程序要用的数据结构定义：
struct device_struct {
const char *name；
struct file_operations *chops；
}；
static struct device_struct blkdevs[MAX_BLKDEV]；
struct sbull_dev {
void **data；
int quantum；// the current quantum size
int qset；// the current array size
unsigned long size；
unsigned int access_key；// used by sbulluid and sbullpriv
unsigned int usage；// lock the device while using it
unsigned int new_msg；
struct sbull_dev *next；// next listitem
}；
与字符设备驱动程序一样，块设备驱动程序也包含一个 file_operation 结构，其结构定义如下：
struct file_operation blk_fops = {
NULL，//seek
block_read，//内核函数
block_write，//内核函数
NULL，//readdir
NULL，//poll
sbull_ioctl，// ioctl
NULL，//mmap
sbull_open，//open
NULL，//flush
sbull_release，//release
block_fsync，//内核函数
NULL，//fasync
sbull_check_media_change，//check media change
NULL，//revalidate
NULL，//lock
}；
从上面结构中可以看出，所有的块驱动程序都调用内核函数 ：
block_read()
block_write()
block_fsync()
函数，所以在块设备驱动程序入口中不包含这些函数，只需包括：
ioctl()
open()
release()
函数即可。
3.2.2 块设备初始化
块设备驱动要完成引导内核完成一定工作，还需要再内核编译时增加一些内容。块设备驱动程序初始化时，由驱动程序init() 完成。
块设备驱动程序初始化的工作主要包括：
· 检查硬件是否存在；
· 登记主设备号；
· 将 fops 结构的指针传递给内核；
· 利用 register_blkdev()函数对设备进行注册
register_blkdev注册详细如下：
if(register_blkdev(sbull_MAJOR，“sbull”，&sbull_fops)) {
printk(“Registering block device major：%d failed\n”，sbull_MAJOR)；
return-EIO；
}；
将块设备驱动程序的数据容量传递给缓冲区：
#define sbull_HARDS_SIZE 512
#define sbull_BLOCK_SIZE 1024
static int sbull_hard = sbull_HARDS_SIZE；
static int sbull_soft = sbull_BLOCK_SIZE；
hardsect_size[sbull_MAJOR] = &sbull_hard；
blksize_size[sbull_MAJOR] = &sbull_soft；
在块设备驱动程序内核编译时，应把下列宏加到 blk.h 文件中：
#define MAJOR_NR sbull_MAJOR
#define DEVICE_NAME “sbull”
#define DEVICE_REQUEST sbull_request
#define DEVICE_NR(device) (MINOR(device))
#define DEVICE_ON(device)
#define DEVICE_OFF(device)
3.2.3 块设备request 操作
request操作涉及一个重要的数据结构：
struct request {
kdev_t rq_dev;
int cmd； // 读或写
int errors；
unsigned long sector；
char *buffer；
struct request *next；
};
设备的读写操作都是由request()函数完成。所有的读写请求都存储在 request 结构的链表中。request()函数利用 CURRENT 宏检查当前的请求，如下：
#define CURRENT (blk_dev[MAJOR_NR].current_request)
接下来看一看 sbull_request 的具体使用：
extern struct request *CURRENT；
void sbull_request(void) {
unsigned long offset，total；
Begin：
INIT_REQUEST：
offset = CURRENT -> sector * sbull_hard；
total = CURRENT -> current_nr_sectors * sbull_hard；
/*超出设备的边界*/
if(total + offset > sbull_size * 1024) {
/*请求错误*/
end_request(0)；
goto Begin；
}
if(CURRENT -> cmd == READ) {
memcpy(CURRENT -> buffer，sbull_storage + offset，total)；
}
else if(CURRENT -> cmd == WRITE) {
memcpy(sbull_storage + offset，CURRENT -> buffer，total)；
}
else {
end_request(0)；
}
/*成功*/
end_request(1)；
/*当请求做完时让 INIT_REQUEST 返回*/
goto Begin；
}
假定队列中至少有一个请求，request()函数现在应处理队列中的第一个请求，当处理完
请求后，request()函数将调用 end_request()函数。如果成功地完成了读写操作，那么应该用参
数值 1 调用 end_request()函数；如果读写操作不成功，那么以参数值 0 调用 end_request()函数。
如果队列中还有其他请求，那么将 CURRENT 指针设为指向下一个请求。执行 end_request()
函数后，request()函数回到循环的起点，对下一个请求重复上面的处理过程。
3.2.4 块设备打开操作
打开块设备流程图和代码如下：
int sbull_open(struct inode *inode，struct file *filp) {
int num = MINOR(inode -> i_rdev)；
if(num >= sbull -> size)
return ENODEV；
sbull -> size = sbull -> size + num；
if(!sbull -> usage) {
check_disk_change(inode -> i_rdev)；
if(!*(sbull -> data))
return -ENOMEM；
}
sbull -> usage++；
MOD_INC_USE_COUNT；
return 0；
}
3.2.5 块设备释放操作
释放块设备流程图和代码如下：
void sbull_release(struct inode *inode，struct file *filp) {
sbull -> size = sbull -> size + MINOR(inode -> i_rdev)；
sbull -> usage--；
MOD_DEC_USE_COUNT；
printk("This blkdev is in release!\n")；
return 0；
}
3.2.6 块设备ioctl操作
ioctl块设备流程图和代码如下：
#include 感谢阅读，祝君成功！
-by aiziyou