xen块设备体系结构 - tapdisk2 (3)

tapdisk vhd block device driver

struct tap_disk tapdisk_vhd = {

.disk_type          = "tapdisk_vhd",
.flags              = 0,
.private_data_size  = sizeof(struct vhd_state),
.td_open            = _vhd_open,
.td_close           = _vhd_close,
.td_queue_read      = vhd_queue_read,
.td_queue_write     = vhd_queue_write,
.td_get_parent_id   = vhd_get_parent_id,
.td_validate_parent = vhd_validate_parent,
.td_debug           = vhd_debug,
};


/* Layout of a dynamic disk:
 *
 * +-------------------------------------------------+
 * | Mirror image of HD footer (hd_ftr) (512 bytes)  |
 * +-------------------------------------------------+
 * | Sparse drive header (dd_hdr) (1024 bytes)       |
 * +-------------------------------------------------+
 * | BAT (Block allocation table)                    |
 * |   - Array of absolute sector offsets into the   |
 * |     file (u32).                                 |
 * |   - Rounded up to a sector boundary.            |
 * |   - Unused entries are marked as 0xFFFFFFFF     |
 * |   - max entries in dd_hdr->max_bat_size         |
 * +-------------------------------------------------+
 * | Data Block 0                                    |
 * | Bitmap (padded to 512 byte sector boundary)     |
 * |   - each bit indicates whether the associated   |
 * |     sector within this block is used.           |
 * | Data                                            |
 * |   - power-of-two multiple of sectors.           |
 * |   - default 2MB (4096 * 512)                    |
 * |   - Any entries with zero in bitmap should be   |
 * |     zero on disk                                |
 * +-------------------------------------------------+
 * | Data Block 1                                    |
 * +-------------------------------------------------+
 * | ...                                             |
 * +-------------------------------------------------+
 * | Data Block n                                    |
 * +-------------------------------------------------+
 * | HD Footer (511 bytes)                           |
 * +-------------------------------------------------+
 */

_vhd_open： _vhd_open -> __vhd_open -> vhd_open ， 其中 vhd_open 通过 open 函数打开 vhd 文件同时把 fd 赋值给 vhd_context，之后调用 vhd_read_footer, vhd_read_header 等读取 vhd 信息。

_vhd_close： 调用 vhd_write_footer， vhd_write_batmap 来回写 vhd 的 BAT 和 Bitmap

_vhd_debug ： VHD 的 bitmap 是存放在 cache 中的，类似于文件系统的 cache 机制

vhd_queue_read ： 首先调用 read_bitmap_cache，读取对应 block 的 bitmap。
如果 BAT 为空 (VHD_BM_BAT_CLEAR)，调用 td_forward_request
如果 bitmap 所有位都为空 (VHD_BM_BIT_CLEAR)， 调用 td_forward_request
（这两种情况可能表示vhd镜像的数据是无效的，所以不执行真正的IO）
如果 bitmap 不为空 (VHD_BM_BIT_SET)，调用read_bitmap_cache_span，找到bitmap为1的sector个数，然后调用schedule_data_read去读取这些sector。
schedule_data_read 构造 td_request_t 请求，通过aio_read 发出真正的IO请求。
aio_read 调用 tapdisk_prep_tiocb, tapdisk_queue_tiocb 把 tiocb 结构请求放入tapdisk的队列中
如果 bitmap 没有在 cache 中，调用schedule_bitmap_read，读取对应 block 中的bitmap 成功之后会同时把 bitmap 写入cache。
schedule_bitmap_read 里首先构造一个操作符为 VHD_OP_BITMAP_READ 的请求，调用aio_read去读取block对应的bitmap的内容，可以看到aio_read之后调用了lock_bitmap把bitmap设置为VHD_FLAG_BM_LOCKED状态，调用install_bitmap把 bitmap置入cache，最后把bitmap设置为VHD_FLAG_BM_READ_PENDING状态。
schedule_bitmap_read之后调用__vhd_queue_request，构造一个td_request_t的IO请求，并把该请求加入到vhd_bitmap->waiting队列中，之后再次lock该bitmap。下面就是等待bitmap读取完成了。
从下面的struct vhd_bitmap的定义可以知道waiting的含义：
struct vhd_bitmap {
u32                       blk;
u64                       seqno;       /* lru sequence number */
vhd_flag_t                status;

char                     *map;         /* map should only be modified
       * in finish_bitmap_write */
char                     *shadow;      /* in-memory bitmap changes are 
       * made to shadow and copied to
       * map only after having been
       * flushed to disk */
struct vhd_transaction    tx;          /* transaction data structure
* encapsulating data, bitmap, 
* and bat writes */
struct vhd_req_list       queue;       /* data writes waiting for next
* transaction */
struct vhd_req_list       waiting;     /* pending requests that cannot
       * be serviced until this bitmap
       * is read from disk */
struct vhd_request        req;
};
如果 bitmap 处于 VHD_BM_READ_PENDING 状态，则只调用 __vhd_queue_request 等待 bitmap 的读取完毕

vhd_queue_write 的原理和 vhd_queue_read 基本类似，不多说了。

最后提下vhd_complete函数，在tapdisk queue的机制中，vhd_complete被作为callback函数传入struct tiocb结构，每次这个iocb的IO返回，都会调用事先注册号的vhd_complete，我们看下这个函数究竟做啥：
vhd_complete中最重要的一部分如下：
switch (req->op) {
case VHD_OP_DATA_READ:
finish_data_read(req);
break;
case VHD_OP_DATA_WRITE:
finish_data_write(req);
break;
case VHD_OP_BITMAP_READ:
finish_bitmap_read(req);
break;
case VHD_OP_BITMAP_WRITE:
finish_bitmap_write(req);
break;
case VHD_OP_ZERO_BM_WRITE:
finish_zero_bm_write(req);
break;
case VHD_OP_BAT_WRITE:
finish_bat_write(req);
break;
default:
ASSERT(0);
break;
}
根据request的操作符，执行不同的finish_xxxxx函数