linux块设备驱动之实例

2021-12-14 00:37:11

1、注册：向内核注册个块设备驱动，其实就是用主设备号告诉内核这个代表块设备驱动

  1. sbull_major  =  register_blkdev(sbull_major, "sbull");
  2. if (0 >=  sbull_major){
  3. printk(KERN_WARNING "sbull:   unable  to  get  major  number!\n");
  4. return  -EBUSY;
  5. }

 

2、定义设备结构体：

  1. struct sbull_dev{
  2. int size; // 以扇区为单位，设备的大小
  3. u8  *data; // 数据数组
  4. short users; // 用户数目
  5. short media_change; // 介质改变标识
  6. spinlock_t lock; // 用于互斥
  7. struct request_queue  *queue; // 设备请求队列
  8. struct gendisk  *gd; // gendisk结构
  9. struct timer_list time; // 用来模拟介质改变
  10. };

 

3、初始化设备结构体：

  1. memset(dev, 0, sizeof(struct sbull_dev));
  2. dev->size  = nsectors * hardsect_size;
  3. dev->data  = vmalloc(dev->size);
  4. if (dev->data == NULL){
  5. printk(KERN_NOTICE "vmalloc failure.\n");
  6. return;
  7. }
  8. spin_lock_init(&dev->lock);//初始化自旋锁，为了下一步的队列分配

4、创建设备的请求队列：

dev->queue = blk_init_queue(sbull_request,  &dev->lock);

5、分配、初始化及安装相应的gendisk结构：

  1. dev->gd = alloc_disk(SBULL_MINORS);
  2. if (!dev->gd) {
  3. printk (KERN_NOTICE "alloc_disk failure.\n");
  4. goto out_vfree;
  5. }
  6. dev->gd->major = sbull_major;
  7. dev->gd->first_minor = which*SBULL_MINORS;
  8. dev->gd->fops = &sbull_ops;
  9. dev->gd->queue = dev->queue;
  10. dev->gd->private_data= dev;
  11. snprintf(dev->gd->disk_name, 32, "sbull%c", which + 'a');
  12. set_capacity(dev->gd, nsectors*(hardsect_size/KERNEL_SECTOR_SIZE));//使用KERNEL_SECTOR_SIZE本地常量，进行内核512字节扇区到实际使用的扇区大小转换
  13. add_disk(dev->gd);

SBULL_MINORS是每个设备所支持的次设备号的数量，地一个设备名为 sbulla，第二个为sbullb.用户空间可以添加分区，第二个设备上的第三个分区可能是 /dev/sbullb3。

6、设置队列支持的扇区大小

通知内核设备所支持的扇区大小，硬件扇区大小作为一个参数放在队列中，而不是在gendisk中。当分配好队列后就要马上调用下面函数：

blk_queue_hardsect_size(dev->queue,  hardset_size);

调用了上面的函数后，内核就会对我们的设备使用设定的硬件扇区大小，所有的I/O请求毒定位在硬件扇区的开始位置，并且每个请求的大小都将是扇区大小的整数倍。记住：内核总是认为扇区大小是512字节，因此必须将所有的扇区数进行转换。

7、实现操作函数：

打开设备函数：

  1. static int sbull_open(struct inode *inode,  struct file *filp)
  2. {
  3. struct sbull_dev  *dev = inode->i_bdev->bd_disk->private_data;
  4. del_timer_sync(&dev->timer);//移除定时器
  5. filp->private_data = dev;
  6. spin_lock(&dev->lock);
  7. if (!dev->users)
  8. check_disk_change(inode->i_bdev);//检查驱动器中的介质是否改变
  9. dev->users++;// 增加用户计数
  10. spin_unlock(&dev->lock);
  11. return 0;
  12. }

关闭设备函数：

  1. static int sbull_release(struct inode *inode,  struct file *filp)
  2. {
  3. struct sbull_dev  *dev = inode->i_bdev->bd_disk->private_data;
  4. spin_lock(&dev->lock);
  5. dev->users--;
  6. if (!dev->users){
  7. dev->timer.expires = jiffies + INVALIDATE_DELAY;//设置定时器
  8. add_timer(&dev->timer);
  9. }
  10. spin_unlock(&dev->lock);
  11. return 0;
  12. }

其他的函数也是一样实现，和字符设备驱动的类似。这里就不写了，接下来看看核心部分，对于一个块设备驱动来说核心部分就是请求，几乎所有的重心都在请求函数；

8、处理请求操作

  1. dev->queue = blk_queue_init(&sbull_request, &dev->lock);
  2. static void sbull_request(request_queue_t *q)
  3. {
  4. struct request *req;
  5. while((req = elv_next_request(q)) != NULL){//获取队列中第一个未完成的请求，没有则返回NULL。处理完后不删除该请求
  6. struct sbull_dev *dev = req->rq_disk->private_data;
  7. if (! blk_fs_request(req)){// 判断是否是一个文件系统请求，即是不是块设备请求
  8. printk(KERN_NOTICE "skip non-fs  request.\n");
  9. end_request(req, 0);
  10. continue;
  11. }
  12. //sbull_transfer()函数是真正的处理块设备请求函数
  13. sbull_transfer(dev, req->sector, req->current_nr_sectors, req->buffer, rq_data_dir(req));
  14. end_request(req, 1);
  15. }
  16. }
  17. void end_request(struct request* req, int succeeded);
  18. // sector开始扇区的索引号，指的是512字节的扇区，如果是2048字节的扇区，则要sector/4再传递
  19. // nsect 表示要传递多少个扇区； buffer 数据缓存的地址指针；write 表示数据传递的方向，即：read/write；
  20. static void sbull_transfer(struct sbull_dev *dev, unsigned long sector, unsigned long nsect, char *buffer, int write)
  21. {
  22. unsigned long offset = sector*KERNEL_SECTOR_SIZE;
  23. unsigned long nbytes = nsect*KERNEL_SECTOR_SIZE;
  24. if ((offset + nbytes) > dev->size){
  25. printk(KERN_NOTICE "Beyond-end  write (%ld %ld)\n", offset, nbytes);
  26. return;
  27. }
  28. if (write)
  29. memcpy(dev->data + offset, buffer, nbytes);
  30. else
  31. memcpy(buffer, dev->data + offset, nbytes);
  32. }
linux块设备驱动之实例

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