Linux内核解析：硬盘请求处理函数详解

"这篇文档主要讨论了Linux内核中硬盘请求处理函数的细节，特别是`do_hd_request`函数，以及设备管理和块设备操作的方式。它涵盖了设备管理的基本流程，包括读写处理过程，并介绍了设备号的逻辑结构。" 在Linux操作系统内核中，设备管理是一个至关重要的部分，它确保了系统能有效地与各种硬件设备进行交互，特别是块设备如硬盘。`do_hd_request`函数是内核用于处理硬盘请求的核心函数，它的主要任务是接收并处理来自上层（如缓冲区管理模块）的读写请求。这个函数位于`hd.c`文件的第294行，是硬盘驱动程序的关键组件。 当一个进程需要读取或写入硬盘时，它会首先通过缓冲区模块发起请求。如果请求的数据已经存在于内存缓冲区，那么可以直接返回；否则，缓冲区模块会将请求提交给设备管理模块。设备管理模块检查设备是否繁忙，如果空闲，就直接向设备发送读/写命令；否则，请求会被放入设备的请求队列中等待处理。 读处理过程涉及以下步骤： 1. 进程请求读取2个扇区的数据。 2. 缓冲区模块检查数据是否已缓存，如果已缓存则直接返回，否则向设备管理模块发送读请求。 3. 设备管理模块接收请求，如果设备空闲则发送读命令，否则将请求加入队列。 4. 进程被挂起。 5. 设备控制器从硬盘读取数据到其缓冲区，并引发中断。 6. 中断处理程序将数据从控制器缓冲区移动到内存缓冲区，然后唤醒等待的进程。 写处理过程类似，但多了一个回写脏缓冲区的步骤： 1. 缓冲区模块决定何时回写脏块，然后向设备管理模块发送写请求。 2. 设备管理模块同样根据设备状态发送命令和数据。 3. 进程被挂起，设备执行写操作。 4. 完成后，中断处理程序唤醒进程。 设备在Linux内核中通过主设备号和次设备号来标识，主设备号用于区分不同类型的设备，次设备号用于区分同一类型中的不同设备。逻辑设备号是这两个编号的组合，可以快速识别和访问设备。例如，可以通过宏`MAJOR(a)`和`MINOR(a)`分别获取主设备号和次设备号。 `struct request`结构体是块设备请求的关键组成部分，它包含了设备号、命令、错误计数、起始扇区、读写扇区数量、数据缓冲区指针、等待请求完成的进程队列以及下一个请求的指针等信息。这些字段共同构成了设备请求的详细描述，使得内核能够有序地处理多个并发的硬盘请求。 总结来说，硬盘请求处理函数`do_hd_request`是Linux内核中处理硬盘I/O请求的核心机制，它协调了缓冲区管理、设备管理和中断处理，确保了系统的高效和稳定运行。通过对设备号的管理，内核能够灵活地管理和区分各种设备，实现对硬件资源的有效利用。