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。