linux块设备驱动（一）——块设备概念介绍

本文来源于：

1. http://blog.csdn.net/jianchi88/article/details/7212370

2. http://blog.chinaunix.net/uid-27664726-id-3349507.html

一： 块设备概念：

      一种具有一定结构的随机存取设备，对这种设备的读写是按块进行的，他使用缓冲区来存放暂时的数据，待条件成熟后，从缓存一次性写入设备或者从设备一次性读到缓冲区。可以随机访问，块设备的访问位置必须能够在介质的不同区间前后移动。

二： 块设备相关属性：

扇区(Sectors)：任何块设备硬件对数据处理的基本单位。通常，1个扇区的大小为512byte。（对设备而言）

块  (Blocks)：由Linux制定对内核或文件系统等数据处理的基本单位。通常，1个块由1个或多个扇区组成。（对Linux操作系统而言）

段(Segments)：由若干个相邻的块组成。是Linux内存管理机制中一个内存页或者内存页的一部分。

三： 块设备被访问的分层实现：

1. 首先块设备驱动是以何种方式对块设备进行访问的。在Linux中，驱动对块设备的输入或输出(I/O)操作，都会向块设备发出一个请求，在驱动中用request结构体描述。但对于一些磁盘设备而言请求的速度很慢，这时候内核就提供一种队列的机制把这些I/O请求添加到队列中(即：请求队列)，在驱动中用request_queue结构体描述。在向块设备提交这些请求前内核会先执行请求的合并和排序预操作，以提高访问的效率，然后再由内核中的I/O调度程序子系统(即：上图中的I/O调度层)来负责提交I/O请求，I/O调度程序将磁盘资源分配给系统中所有挂起的块I/O请求，其工作是管理块设备的请求队列，决定队列中的请求的排列顺序以及什么时候派发请求到设备，关于更多详细的I/O调度知识这里就不深加研究了。
2. 块设备驱动又是怎样维持一个I/O请求在上层文件系统与底层物理磁盘之间的关系呢？这就是上图中通用块层(Generic Block Layer)要做的事情了。在通用块层中，通常用一个bio结构体来对应一个I/O请求，它代表了正在活动的以段(Segment)链表形式组织的块IO操作，对于它所需要的所有段又用bio_vec结构体表示。
3，块设备驱动又是怎样对底层物理磁盘进行反问的呢？上面讲的都是对上层的访问对上层的关系。Linux提供了一个gendisk数据结构体，用他来表示一个独立的磁盘设备或分区。在gendisk中有一个类似字符设备中file_operations的硬件操作结构指针，他就是block_device_operations结构体，他的作用相信大家已经很清楚了。