Linux内核实践：探索块设备驱动开发

"Linux内核分析与应用课件第9章-工程实践-块设备驱动.pdf" 本课程件主要探讨了Linux内核中的块设备驱动编程，内容涵盖块设备的基本概念、驱动架构以及相关数据结构。块设备不同于字符设备，它们以块为传输单位，并支持随机访问，例如机械硬盘、光盘和SSD等都是常见的块设备。 在Linux内核中，块设备驱动的架构层次分明。最顶层是虚拟文件系统层（VFS），它为上层应用程序提供统一的接口，处理各种类型的文件系统。接着是通用块层，它负责管理和协调不同类型的块设备，包括维护设备队列和IO调度器。IO调度器负责优化数据读写顺序，提高磁盘性能。最底层则是具体的块设备驱动，如磁盘驱动、光盘驱动和SSD驱动，它们实现与硬件的交互。 块设备的核心数据结构有`block_device`和`gendisk`。`block_device`结构体是块设备的抽象，它包含了设备号（bd_dev）、inode指针（bd_inode）、超级块指针（bd_super）以及与请求队列相关的指针（bd_queue）。这个结构使得VFS能够与块设备子系统进行通信。而`gendisk`结构体则代表了一个磁盘，包括其主设备号、第一个次设备号、次设备号总数、磁盘名称以及相关的操作方法集。 `block_device_operations`操作方法集是块设备驱动的核心，它定义了一系列的函数指针，如打开设备、关闭设备、读写设备等操作，类似于字符设备的`file_operations`。通过这个方法集，开发者可以自定义块设备的读写行为和其他特定功能。 编写块设备驱动时，需要实现这些操作方法，并注册到内核中。在驱动代码中，会涉及与硬件交互的具体细节，如与硬件寄存器的通信、中断处理、DMA操作等。同时，还需要处理设备的加电、卸载、错误处理等生命周期事件。 通过学习这部分内容，读者可以深入理解Linux内核如何管理块设备，以及如何编写自己的块设备驱动程序，从而实现对硬件的高效控制。这对于系统开发人员和嵌入式工程师来说是非常关键的知识点，有助于提升他们在Linux环境下的设备驱动开发能力。