掌握Linux块设备驱动：request_queue详解与Ramdisk示例

本文主要探讨Linux块设备驱动编程，特别是针对block设备的实现。Linux设备驱动通常分为char, block, 和net三种类型，其中char设备因其简单性而易于理解，只需分配major和minor号即可进行基本的读写操作。然而，block设备相对复杂，涉及到请求队列(request queue)的管理和处理，这是块设备驱动开发的关键部分。 在Linux内核设计中，请求队列被引入以分离block设备与文件系统的交互。所有文件系统对block设备的访问请求最终都会转换为request对象，这使得开发者能够集中处理这些请求，从而管理数据的读写操作。block设备如硬盘(hd), floppies, 或内存映射的磁盘(ram)等，都遵循这种模式，驱动开发者可以通过查阅drivers/block目录下的代码来深入了解。 文章以一个ramdisk驱动为例进行讲解，首先包含了必要的头文件，如`module.h`, `kernel.h`, `init.h`, 和`fs.h`等，这些头文件包含了内核模块和文件系统相关的功能。作者还引用了`hdreg.h`，这是一个特定于IDE硬盘驱动的头文件，但在一般block驱动中可能并不总是必需的。 代码中定义了一些常量，如设备名称(RAMHD_NAME)，最大设备数量(RAMHD_MAX_DEVICE2), 最大分区数(RAMHD_MAX_PARTITIONS4), 等，以及与磁盘结构相关的参数，如扇区大小(RAMHD_SECTOR_SIZE512)和总扇区数(RAMHD_SECTOR_TOTAL)。这些设置用于创建一个内存映射的虚拟磁盘。 通过这个例子，作者旨在提供一个基础概念和实际代码的结合，使读者能够理解和构建一个简单的block设备驱动，即使是对驱动开发不太熟悉的人，也能从中学习到基本原理。因此，本文的重点在于讲解request queue的使用、内核模块的编写结构以及如何将文件系统抽象化到block设备驱动中。通过阅读和实践这样的代码，开发者可以逐渐掌握Linux块设备驱动的开发技巧。