学写块设备驱动（三）----踢开IO调度器,自己处理bio（上）

前两篇我们编写了在内存中的最简单的块设备驱动程序，并为其更换了我们心仪的’noop‘IO调度器。本篇我们试着搞清楚内核的块设备层在这里为我们做的事情，以及我们如何做点自己想做的事情。

其实，我们前面两篇都是围绕着请求队列（request_queue）这东西做事情。初始化请求队列时我们注册上驱动处理请求（request）的策略函数（simp_blkdev_do_request），然后在gendisk结构初始化时又填充上前面初始化好的queue。后面我们又用‘noop’IO调度器更换掉默认的'cfq'调度器。

下面试着搞清楚通用块层在这里的框架机制。先看一张图：



当通用块层以上的层要对块设备进行访问时，通常是准备好一个bio，调用generic_make_request(struct bio *bio)，OK。

但是我们是编写底层驱动的可怜IT男，要是不知道generic_make_request是怎么把我们前面实现的simp_blkdev_do_request和request_queue联系起来，那就相当没有安全感。于是，我们开始RTFSC。

既然是围着request_queue做文章，那么我们先看下这个数据结构：

struct request_queue{

......

request_fn_proc *request_fn;// Method that implements the entry point of the strategy routine of the driver

make_request_fn *make_request_fn;//Method invoked when a new request has to be inserted in the queue

......

}

聪明的你肯定也看出来了，上面是两个函数指针，它们的定义如下：

typedef void (request_fn_proc) (struct request_queue *q);
typedef int (make_request_fn) (struct request_queue *q, struct bio *bio);

对上面的数据结构留个印象，我们开始看 通用块层的入口函数generic_make_request(struct bio *bio)。你可以发现下面的调用关系

generic_make_request(struct bio *bio) ------> __generic_make_request ------> q->make_request_fn(q, bio)

于是我们得出结论，generic_make_request()最终是通过调用request_queue.make_request_fn函数完成bio所描述的请求处理的。

那么，make_request_fn具体又指向哪个函数呢？我们前面也没有实现过make_request_fn这样的函数啊？！

我们只记得初始化request_queue时调用了blk_init_queue(request_fn_proc *, spinlock_t *)这个函数，所以我们来看一下这个函数，

blk_init_queue(request_fn_proc *rfn, spinlock_t *lock) ------> blk_init_queue_node() ------>

q-> unplug_fn = generic_unplug_device;

q->request_fn = rfn;

blk_queue_make_request(q, __make_reqeust) ------> q->make_request_fn = mfn(即__make_request)

原来，我们request_queue的make_request_fn实际上指向了__make_request()函数。这样，大名鼎鼎的__make_request()函数就可以叫来某个IO调度器帮忙，并对bio做些利于用户的加工，比如将其映射到非线性映射区域。至此，我们知道了一个新的request是如何被提交给IO调度器的了（通过__make_request）。我们也知道了我们编写的simp_blkdev_do_request就是在这里被赋值给q->request_fn的了(通过blk_queue_make_request)。那么，通用块层的框架是什么时候对我们的simp_blkdev_do_request函数进行调用，从而真正执行对数据的拷贝了呢？



这里有点复杂，先补充一点理论知识，就一点，块设备有“阻塞”和“非阻塞”的状态，从而通用块层才能利用这样的机制推迟对请求的处理，从而给了IO调度参与的机会；当“非阻塞”时（该函数为blk_remove_plug），才能够处理请求。

有了这样的知识，我们RTFSC时见到blk_remove_plug就不奇怪了。好了，我们下面给出q->request_fn指向的simp_blkdev_do_request在何时被调用。

这次从__make_request()开始，这函数果然强大。。

__make_request() ------> add_request() ------> __elv_add_request() ------> elv_insert() ------> blk_remove_plug ------> blk_unplug_timeout ------> kblocked_schedule_work ------> blk_unplug_work() ------> q->unplug_fn()

如果你循到了上面的调用关系，那么恭喜你，你遇到了新问题，q->unplug_fn是哪只鸟，它调用的谁？？

如果你记性还不错，那么你会想起我们blk_init_queue调用关系里面有一个“ q-> unplug_fn = generic_unplug_device; ”，很好，我们发现q->unplug_fn其实调用的是通用块层另一个小有名气的函数，generic_unplug_device()。我们继续寻找调用关系。

generic_unplug_device() ------> __generic_unplug_device() ------> q->request_fn()

到这里，长征结束，期间和IO调度器打个照面，见识了块设备解除阻塞状态，还唤醒了内核的工作队列，但最终我们可以大呼一口气了。。。

综上所述，当我们实现了块设备驱动程序的策略函数（例如前面实现的simp_blkdev_do_request）并用其作为参数初始化一个request_queue后，通用块层的make_request_fn 函数指针帮我们指定了强力帮手 __make_request，该帮手又拉上了IO调度器，于是，一个bio经过通用块层、IO调度层的处理，最后以request_queue中的request喂给我们实现的策略函数。