【驱动】14.块设备驱动

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块设备驱动

01_块设备驱动基本概念_哔哩哔哩_bilibili

硬件原理

块设备驱动基本概念

• 数据传输以块为单位
• 带有数据缓冲区，使得数据传输非实时可以根据需要优化
• 缓冲区的数据读写顺序
• 一般不用关心与内核相关的大量数据结构

磁盘的基本概念

• 扇区(Sectors): 读写数据基本单位
• 磁道:存储数据的介质，可以分解成多个扇区
• 块(Blocks): 擦除数据基本单位
• 柱面(cylinders): 是由多个不同磁盘的相同磁道组成的存储区域
• 磁头: 读取磁盘数据的传感器，数量与磁盘保持一至
• 磁盘的运行过程：电梯调度算法

应用编程

磁盘使用流程

• 磁盘分区，相当于买了个大开间的房子，需要自己打隔断

  • fdisk /dev/ramdiska

• 设备格式化，相当于给不同的隔断做装修

  • mkfs.vfat /dev/ramdiska

• 挂载磁盘，拎包入住

  • mount /dev/ramdiska /media

• 访问磁盘

  • 直接对设备文件进行读写
  • 直接对挂载点进行访问
  • 读写磁盘数据的时机
    • 缓冲区缓冲超时
    • 读写数据量足够大
    • 强制同步刷新缓冲区: sync卸载磁盘时，会刷新缓冲区

内核驱动

块设备数据结构

• page是最终写入磁盘的数据，所以必须是连续的，
• page是磁盘管理数据的颗粒度一般通用层的IO请示，也就是fs发起的，这些请示进入块设备之前，都可能被拆成多个更小的bio，主要是基于写平衡
• 这些被拆分的bio，再通过一定规则将相邻的多个bio进行合并，合并成request
• 而request就可以进入块设备了，但进入之前，一般还会进行数据优化调度
• 最后再对request进行统一管理，会建立一个request queue，而request就放在这个请求队列，一个磁盘一般维护着一个