西安邮电大学：Linux块设备驱动深入解析与I/O调度策略

本资源是一份关于Linux内核分析与应用的大学课件，主要聚焦于第九章的第五节——块设备驱动程序。块设备驱动程序在Linux系统中扮演着关键角色，它们负责对以块为单位进行数据传输的设备进行管理和操作。这些设备的特点是数据传输通常是随机访问，且每次传输的数据块大小固定。 块设备和字符设备的主要区别在于能否mount文件系统，块设备可以挂载，允许用户通过文件系统进行访问，而字符设备则不能。当应用层通过系统调用如read()访问块设备时，流程复杂，首先由read()系统调用触发，进而调用sys_read()，再到vfs_read()，这个过程中会检查缓存，优先使用已缓存的数据，否则从磁盘读取。 Linux的块驱动模型包含几个关键步骤：首先，确定文件所处文件系统的块大小，计算所需的读取数据长度；其次，映射层通过特定的文件系统函数定位磁盘上的数据位置；接着，通用块层负责发起IO操作，通常一次操作涉及磁盘上的一组连续块；然后，IO调度器根据策略对请求进行优化，比如使用电梯调度算法，以减少磁头不必要的往返移动，提高磁盘访问效率，模拟磁头像电梯一样沿一个方向移动直到到达指定位置后返回。 内核与磁盘控制器硬件交互时，块驱动程序会发送指令执行实际的数据操作，这个过程体现了内核与底层硬件的紧密协作。理解并掌握块设备驱动程序设计是深入学习Linux内核和系统编程的重要部分，对于开发高效、稳定的存储系统至关重要。