第 16 章 块驱动

第 16 章 块驱动

至今, 我们的讨论一直限于字符驱动. 但是, 在 Linux 系统中有其他类型的驱动, 并且到时候要开阔我们的视野了. 因此, 本章讨论块驱动.

一个块驱动提供设备的存取, 这个设备可随机地以固定大小的块传送数据--主要的是, 磁盘驱动. Linux 内核看待块设备根本上不同于字符设备; 结果, 块驱动有明显不同的接口和它们自己的特殊的挑战.

高效的块驱动对于性能是重要的 -- 不只是为在用户应用程序的明确的读和写. 现代的有虚拟内存的系统将不需要的数据移向(希望地)二级存储中, 它常常是一个磁盘驱动器. 块驱动是核心内存和二级存储之间的导管; 因此, 它们可组成虚拟内存子系统的一部分. 虽然可能编写一个块驱动不必知道 struct page 和其他重要的内存概念, 任何需要编写一个高性能驱动的人必须使用 15 章所涉及的内容.

许多块层的设计围绕性能. 许多字符设备可在它们的最大速率以下运行, 并且系统的总体性能不被影响. 但是如果它的块 I/O 子系统没有调整好, 系统不能很好地运行. Linux 块驱动接口允许你从一个块设备中获得最多输出, 但是有必要, 施加一些你必须处理的复杂性. 好的是, 2.6 的块接口比之前的内核很大提高.

如你会期望的, 本章的讨论集中在一个例子驱动, 它实现了一个面向块的, 基于内存的设备. 基本上, 它是一个 ramdisk. 内核硬件包含了一个很高级的 ramdisk 实现, 但是我们的驱动(称为 sbull)让我们演示创建一个块驱动, 同时最小化无关的复杂性.

在进入细节之前, 我们精确定义几个词语. 一个块是一个固定大小的数据块, 大小由内核决定. 块常常是 4096 字节, 但是这个值可依赖体系和使用的文件系统而变化. 一个扇区, 相反, 是一个小块, 它的大小常常由底层的硬件决定. 内核期望处理实现 512-字节扇区的设备. 如果你的设备使用不同的大小, 内核调整并且避免产生硬件无法处理的 I/O 请求. 但是, 它值得记住, 任何时候内核给你一个扇区号, 它是工作在一个 512-字节扇区的世界. 如果你使用不同的硬件扇区大小, 你必须相应地调整内核的扇区号. 我们在 sbull 驱动中见如何完成这个.