嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)之：塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)編程

11.4塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)編程

塊設(shè)備通常指一些需要以塊（如512字節(jié)）的方式寫(xiě)入的設(shè)備，如IDE硬盤(pán)、SCSI硬盤(pán)、光驅(qū)等。它的驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)過(guò)程與字符型設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)有很大的區(qū)別。

塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)編程接口相對(duì)復(fù)雜，不如字符設(shè)備明晰易用。塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)的性能影響較大，速度和效率是設(shè)計(jì)塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。系統(tǒng)中使用緩沖區(qū)與訪問(wèn)請(qǐng)求的優(yōu)化管理（合并與重新排序）來(lái)提高系統(tǒng)性能。

1．編程流程說(shuō)明

塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)流程同字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)流程很類(lèi)似，也包括了注冊(cè)和使用兩部分。但與字符驅(qū)動(dòng)設(shè)備所不同的是，塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序包括一個(gè)request請(qǐng)求隊(duì)列。它是當(dāng)內(nèi)核安排一次數(shù)據(jù)傳輸時(shí)在列表中的一個(gè)請(qǐng)求隊(duì)列，以最大化系統(tǒng)性能為原則進(jìn)行排序。在后面的讀寫(xiě)操作時(shí)會(huì)詳細(xì)講解這個(gè)函數(shù)，圖11.5為塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的流程圖，請(qǐng)讀者注意與字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的區(qū)別。

圖11.5塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序流程圖

2．重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

每個(gè)塊設(shè)備物理實(shí)體由一個(gè)gendisk結(jié)構(gòu)體來(lái)表示（在/linux/genhd.h>中定義），每個(gè)gendisk可以支持多個(gè)分區(qū)。

每個(gè)gendisk中包含了本物理實(shí)體的全部信息以及操作函數(shù)接口。整個(gè)塊設(shè)備的注冊(cè)過(guò)程是圍繞gendisk來(lái)展開(kāi)的。在驅(qū)動(dòng)程序中需要初始化的gendisk的一些成員如下所示。

structgendisk

{

intmajor;/*主設(shè)備號(hào)*/

intfirst_minor;/*第一個(gè)次設(shè)備號(hào)*/

intminors;/*次設(shè)備號(hào)個(gè)數(shù)，一個(gè)塊設(shè)備至少需要使用一個(gè)次設(shè)備號(hào)，而且塊設(shè)

備的每個(gè)分區(qū)都需要一個(gè)次設(shè)備號(hào)，因此這個(gè)成員等于1，則表明該塊

設(shè)備是不可被分區(qū)的，否則可以包含minors–1個(gè)分區(qū)。*/

chardisk_name[32];/*塊設(shè)備名稱(chēng)，在/proc/partions中顯示*/

structhd_struct**part;/*分區(qū)表*/

structblock_device_operations*fops;/*塊設(shè)備操作接口，與字符設(shè)備的

file_operations結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)*/

structrequest_queue*queue;/*I/O請(qǐng)求隊(duì)列*/

void*private_data;/*指向驅(qū)動(dòng)程序私有數(shù)據(jù)*/

sector_tcapacity;/*塊設(shè)備可包含的扇區(qū)數(shù)*/

……/*其他省略*/

};

與字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序一樣，塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序也包含一個(gè)在linux/fs.h>中定義的block_device_operations結(jié)構(gòu)，其定義如下所示。

structblock_device_operations

{

int(*open)(structinode*,structfile*);

int(*release)(structinode*,structfile*);

int(*ioctl)(structinode*,structfile*,unsigned,unsignedlong);

long(*unlocked_ioctl)(structfile*,unsigned,unsignedlong);

long(*compat_ioctl)(structfile*,unsigned,unsignedlong);

int(*direct_access)(structblock_device*,sector_t,unsignedlong*);

int(*media_changed)(structgendisk*);

int(*revalidate_disk)(structgendisk*);

int(*getgeo)(structblock_device*,structhd_geometry*);

structmodule*owner;

};

從該結(jié)構(gòu)的定義中，可以看出塊設(shè)備并不提供read()、write()等函數(shù)接口。對(duì)塊設(shè)備的讀寫(xiě)請(qǐng)求都是以異步方式發(fā)送到設(shè)備相關(guān)的request隊(duì)列之中。