Linux 块设备驱动代码编写

按照ldd的说法，linux的设备驱动包括了char，block，net三种设备。char设备是比较简单的，只要分配了major、minor号，就可以进行读写处理了。相对而言，block和net要稍微复杂些。net设备姑且按下不谈，我们在以后的博文中会有涉及。今天，我们可以看看一个简单的block是怎么设计的。

为了将block和fs分开，kernel的设计者定义了request queue这一种形式。换一句话说，所有fs对block设备的请求，最终都会转变为request的形式。所以，对于block设备驱动开发的朋友来说，处理好了request queue就掌握了block设备的一半。当然，block设备很多，hd、floppy、ram都可以这么来定义，有兴趣的朋友可以在drivers/block寻找相关的代码来阅读。兴趣没有那么强的同学，可以看看我们这篇博文，基本上也能学个大概。有个基本的概念，再加上一个简单浅显的范例，对于一般的朋友来说，已经足够了。

闲话不多说，我们看看一个ramdisk代码驱动是怎么写的，代码来自《深入linux 设备驱动程序内核机制》，

  #include <linux/module.h>   #include <linux/kernel.h>   #include <linux/init.h>      #include <linux/fs.h>   #include <linux/types.h>   #include <linux/fcntl.h>   #include <linux/vmalloc.h>   #include <linux/blkdev.h>   #include <linux/hdreg.h>      #define RAMHD_NAME "ramhd"   #define RAMHD_MAX_DEVICE 2   #define RAMHD_MAX_PARTITIONS 4      #define RAMHD_SECTOR_SIZE 512   #define RAMHD_SECTORS 16   #define RAMHD_HEADS 4   #define RAMHD_CYLINDERS 256      #define RAMHD_SECTOR_TOTAL (RAMHD_SECTORS * RAMHD_HEADS *RAMHD_CYLINDERS)   #define RAMHD_SIZE (RAMHD_SECTOR_SIZE * RAMHD_SECTOR_TOTAL) //8mb      typedef struct {     unsigned char* data;     struct request_queue* queue;     struct gendisk* gd;   }RAMHD_DEV;      static char* sdisk[RAMHD_MAX_DEVICE] = {NULL};   static RAMHD_DEV* rdev[RAMHD_MAX_DEVICE] = {NULL};      static dev_t ramhd_major;      static int ramhd_space_init(void)   {     int i;     int err = 0;     for(i = 0; i < RAMHD_MAX_DEVICE; i++){       sdisk[i] = vmalloc(RAMHD_SIZE);       if(!sdisk[i]){         err = -ENOMEM;         return err;       }              memset(sdisk[i], 0, RAMHD_SIZE);     }          return err;   }      static void ramhd_space_clean(void)   {     int i;     for(i = 0; i < RAMHD_MAX_DEVICE; i++){       vfree(sdisk[i]);     }   }      static int ramhd_open(struct block_device* bdev, fmode_t mode)   {     return 0;   }      static int ramhd_release(struct gendisk*gd, fmode_t mode)   {     return 0;   }      static int ramhd_ioctl(struct block_device* bdev, fmode_t mode, unsigned int cmd, unsigned long arg)   {     int err;     struct hd_geometry geo;          switch(cmd)     {       case HDIO_GETGEO:         err = !access_ok(VERIFY_WRITE, arg, sizeof(geo));         if(err)           return -EFAULT;                    geo.cylinders = RAMHD_CYLINDERS;         geo.heads = RAMHD_HEADS;         geo.sectors = RAMHD_SECTORS;         geo.start = get_start_sect(bdev);                  if(copy_to_user((void*)arg, &geo, sizeof(geo)))           return -EFAULT;                  return 0;     }          return -ENOTTY;   }      static struct block_device_operations ramhd_fops = {     .owner = THIS_MODULE,     .open = ramhd_open,     .release = ramhd_release,     .ioctl = ramhd_ioctl,   };      static int ramhd_make_request(struct request_queue* q, struct bio* bio)   {     char* pRHdata;     char* pBuffer;     struct bio_vec* bvec;     int i;     int err = 0;          struct block_device* bdev = bio->bi_bdev;     RAMHD_DEV* pdev = bdev->bd_disk->private_data;          if(((bio->bi_sector * RAMHD_SECTOR_SIZE) + bio->bi_size) > RAMHD_SIZE){       err = -EIO;       return err;     }          pRHdata = pdev->data + (bio->bi_sector * RAMHD_SECTOR_SIZE);     bio_for_each_segment(bvec, bio, i){       pBuffer = kmap(bvec->bv_page) + bvec->bv_offset;       switch(bio_data_dir(bio)){         case READ:           memcpy(pBuffer, pRHdata, bvec->bv_len);           flush_dcache_page(bvec->bv_page);           break;                    case WRITE:           flush_dcache_page(bvec->bv_page);           memcpy(pRHdata, pBuffer, bvec->bv_len);           break;                    default:           kunmap(bvec->bv_page);           goto out;       }              kunmap(bvec->bv_page);       pRHdata += bvec->bv_len;     }        out:     bio_endio(bio, err);     return 0;   }      static int alloc_ramdev(void)   {     int i;     for(i = 0; i < RAMHD_MAX_DEVICE; i++){       rdev[i] = kzalloc(sizeof(RAMHD_DEV), GFP_KERNEL);       if(!rdev[i]){         return -ENOMEM;       }     }          return 0;   }      static void clean_ramdev(void)   {     int i;          for(i = 0; i < RAMHD_MAX_DEVICE; i++){       if(rdev[i])         kfree(rdev[i]);     }   }      static int __init ramhd_init(void)   {     int i;          ramhd_space_init();     alloc_ramdev();          ramhd_major = register_blkdev(0, RAMHD_NAME);          for(i = 0; i < RAMHD_MAX_DEVICE; i++){       rdev[i]->data = sdisk[i];       rdev[i]->queue = blk_alloc_queue(GFP_KERNEL);       blk_queue_make_request(rdev[i]->queue, ramhd_make_request);              rdev[i]->gd = alloc_disk(RAMHD_MAX_PARTITIONS);       rdev[i]->gd->major = ramhd_major;       rdev[i]->gd->first_minor = i * RAMHD_MAX_PARTITIONS;       rdev[i]->gd->fops = &ramhd_fops;       rdev[i]->gd->queue = rdev[i]->queue;       rdev[i]->gd->private_data = rdev[i];       sprintf(rdev[i]->gd->disk_name, "ramhd%c", 'a' +i);       rdev[i]->gd->flags |= GENHD_FL_SUPPRESS_PARTITION_INFO;       set_capacity(rdev[i]->gd, RAMHD_SECTOR_TOTAL);       add_disk(rdev[i]->gd);     }          return 0;   }      static void __exit ramhd_exit(void)   {     int i;     for(i = 0; i < RAMHD_MAX_DEVICE; i++){       del_gendisk(rdev[i]->gd);       put_disk(rdev[i]->gd);       blk_cleanup_queue(rdev[i]->queue);     }          clean_ramdev();     ramhd_space_clean();     unregister_blkdev(ramhd_major, RAMHD_NAME);   }      module_init(ramhd_init);   module_exit(ramhd_exit);      MODULE_AUTHOR("dennis__chen@ AMDLinuxFGL");   MODULE_DESCRIPTION("The ramdisk implementation with request function");   MODULE_LICENSE("GPL");

为了大家方便，顺便也把Makefile放出来，看过前面blog的朋友都知道，这其实很简单，

  ifneq ($(KERNELRELEASE),)   obj-m := ramdisk.o      else   PWD := $(shell pwd)   KVER := $(shell uname -r)   KDIR := /lib/modules/$(KVER)/build   all:     $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules   clean:     rm -rf .*.cmd *.o *.mod.c *.ko .tmp_versions modules.* Module.*   endif

这段代码究竟有没有用呢？可以按照下面的步骤来做，

a）make 一下，生成ramdisk.ko；

b）编译好了之后，就可以安装驱动了，在linux下是这么做的，sudo insmod ramdisk.ko；

c）安装好了，利用ls /dev/ramhd*，就会发现在/dev下新增两个结点，即/dev/ramhda和/dev/ramhdb；

d）不妨选择其中一个节点进行分区处理， sudo fdisk /dev/ramhda，简单处理的话就建立一个分区，生成/dev/ramhda1；

e）创建文件系统，sudo mkfs.ext3 /dev/ramhda1；

f）有了上面的文件系统，就可以进行mount处理，不妨sudo mount /dev/ramhda1 /mnt；

g）上面都弄好了，大家就可以copy、delete文件试试了，是不是很简单。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持脚本之家。

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