Linux块设备驱动开发：从基础到BIO操作实践

"驱动编写与实验-Linux块设备驱动基本程序与扩展" 在Linux操作系统中，块设备驱动是连接硬件和操作系统内核的关键组件，它负责处理来自上层应用程序的数据读写请求。本资源主要探讨了如何编写和实验Linux块设备驱动程序，包括基本程序结构、模块初始化与注销、资源管理、请求处理以及对BIO操作的改进。 1. **程序代码过程** - **模块相关代码**：驱动程序通常以模块形式存在，需要包含许可证信息，如GPL，以及模块初始化（init_module）和注销（cleanup_module）函数，用于驱动的加载和卸载。 - **块设备相关宏、变量和函数定义**：这些定义包括块设备的主次设备号、请求队列、设备结构体等，以及处理数据请求的自定义函数。 - **块设备资源申请**：这涉及到向内核申请设备资源，如设备号，以及初始化请求队列。 - **设置属性和添加**：驱动程序需要向内核注册自身，声明其功能和属性，并将其添加到系统中。 - **数据请求处理函数实现**：这是驱动的核心部分，用于处理来自块层的I/O请求。 2. **编译与实验** - 使用`make`命令编译驱动，然后通过`ls /dev`检查设备节点是否创建成功。 - `insmod`或`modprobe`加载驱动模块，`lsmod`查看模块是否加载。 - 创建文件系统，如`mkfs.ext3 /dev/hjl_blkdev`，并进行挂载。 - 进行读写测试，如`touch testfile`，`ls`检查文件是否存在，`df`查看磁盘使用情况，最后通过`umount`卸载设备。 3. **改进1 - 自动动手实现BIO操作** - 原始驱动中，使用`blk_init_queue`函数初始化请求队列，但默认的I/O调度器可能不适合特定场景。 - 为了优化，可以取消原有的数据请求处理函数`hjl_blkdev_do_request`，转而使用`hjl_blkdev_make_request`处理BIO（Block I/O）对象。 - BIO操作允许更细粒度地控制I/O，更适合定制化的I/O调度策略。 4. **改进2 - 设备分区实验与修改** - 分区是将一个物理块设备划分为多个逻辑区域，每个区域可以看作独立的设备。 - 驱动可能需要支持分区，通过修改驱动代码来处理不同的设备分区请求。 总结来说，本资源深入介绍了Linux块设备驱动的编写和优化，涵盖了从基础的驱动结构到高级的BIO操作，提供了实践经验，有助于开发者理解驱动开发的核心概念和技巧。通过实验步骤，读者可以实际操作，加深对驱动工作原理的理解。