嵌入式Linux設備驅動開發(fā)之：塊設備驅動編程

11.4塊設備驅動編程

塊設備通常指一些需要以塊（如512字節(jié)）的方式寫入的設備，如IDE硬盤、SCSI硬盤、光驅等。它的驅動程序的編寫過程與字符型設備驅動程序的編寫有很大的區(qū)別。

塊設備驅動編程接口相對復雜，不如字符設備明晰易用。塊設備驅動程序對整個系統(tǒng)的性能影響較大，速度和效率是設計塊設備驅動程要重點考慮的問題。系統(tǒng)中使用緩沖區(qū)與訪問請求的優(yōu)化管理（合并與重新排序）來提高系統(tǒng)性能。

1．編程流程說明

塊設備驅動程序的編寫流程同字符設備驅動程序的編寫流程很類似，也包括了注冊和使用兩部分。但與字符驅動設備所不同的是，塊設備驅動程序包括一個request請求隊列。它是當內核安排一次數(shù)據(jù)傳輸時在列表中的一個請求隊列，以最大化系統(tǒng)性能為原則進行排序。在后面的讀寫操作時會詳細講解這個函數(shù)，圖11.5為塊設備驅動程序的流程圖，請讀者注意與字符設備驅動程序的區(qū)別。

圖11.5塊設備驅動程序流程圖

2．重要數(shù)據(jù)結構

每個塊設備物理實體由一個gendisk結構體來表示（在/linux/genhd.h>中定義），每個gendisk可以支持多個分區(qū)。

每個gendisk中包含了本物理實體的全部信息以及操作函數(shù)接口。整個塊設備的注冊過程是圍繞gendisk來展開的。在驅動程序中需要初始化的gendisk的一些成員如下所示。

structgendisk

{

intmajor;/*主設備號*/

intfirst_minor;/*第一個次設備號*/

intminors;/*次設備號個數(shù)，一個塊設備至少需要使用一個次設備號，而且塊設

備的每個分區(qū)都需要一個次設備號，因此這個成員等于1，則表明該塊

設備是不可被分區(qū)的，否則可以包含minors–1個分區(qū)。*/

chardisk_name[32];/*塊設備名稱，在/proc/partions中顯示*/

structhd_struct**part;/*分區(qū)表*/

structblock_device_operations*fops;/*塊設備操作接口，與字符設備的

file_operations結構對應*/

structrequest_queue*queue;/*I/O請求隊列*/

void*private_data;/*指向驅動程序私有數(shù)據(jù)*/

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

……/*其他省略*/

};

與字符設備驅動程序一樣，塊設備驅動程序也包含一個在linux/fs.h>中定義的block_device_operations結構，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;

};

從該結構的定義中，可以看出塊設備并不提供read()、write()等函數(shù)接口。對塊設備的讀寫請求都是以異步方式發(fā)送到設備相關的request隊列之中。