xen块设备体系结构 - tapdisk2 (3)

tapdisk vhd block device driver

struct tap_disk tapdisk_vhd = {

.disk_type = "tapdisk_vhd",

.flags = 0,

.private_data_size = sizeof(struct vhd_state),

.td_open = _vhd_open,

.td_close = _vhd_close,

.td_queue_read = vhd_queue_read,

.td_queue_write = vhd_queue_write,

.td_get_parent_id = vhd_get_parent_id,

.td_validate_parent = vhd_validate_parent,

.td_debug = vhd_debug,

};

/* Layout of a dynamic disk:

*

* +-------------------------------------------------+

* | Mirror image of HD footer (hd_ftr) (512 bytes) |

* +-------------------------------------------------+

* | Sparse drive header (dd_hdr) (1024 bytes) |

* +-------------------------------------------------+

* | BAT (Block allocation table) |

* | - Array of absolute sector offsets into the |

* | file (u32). |

* | - Rounded up to a sector boundary. |

* | - Unused entries are marked as 0xFFFFFFFF |

* | - max entries in dd_hdr->max_bat_size |

* +-------------------------------------------------+

* | Data Block 0 |

* | Bitmap (padded to 512 byte sector boundary) |

* | - each bit indicates whether the associated |

* | sector within this block is used. |

* | Data |

* | - power-of-two multiple of sectors. |

* | - default 2MB (4096 * 512) |

* | - Any entries with zero in bitmap should be |

* | zero on disk |

* +-------------------------------------------------+

* | Data Block 1 |

* +-------------------------------------------------+

* | ... |

* +-------------------------------------------------+

* | Data Block n |

* +-------------------------------------------------+

* | HD Footer (511 bytes) |

* +-------------------------------------------------+

*/

_vhd_open： _vhd_open -> __vhd_open -> vhd_open ， 其中 vhd_open 通过 open 函数打开 vhd 文件同时把 fd 赋值给 vhd_context，之后调用 vhd_read_footer, vhd_read_header 等读取 vhd 信息。

_vhd_close： 调用 vhd_write_footer， vhd_write_batmap 来回写 vhd 的 BAT 和 Bitmap

_vhd_debug ： VHD 的 bitmap 是存放在 cache 中的，类似于文件系统的 cache 机制

vhd_queue_read ： 首先调用 read_bitmap_cache，读取对应 block 的 bitmap。

如果 BAT 为空 (VHD_BM_BAT_CLEAR)，调用 td_forward_request

如果 bitmap 所有位都为空 (VHD_BM_BIT_CLEAR)， 调用 td_forward_request

（这两种情况可能表示vhd镜像的数据是无效的，所以不执行真正的IO）

如果 bitmap 不为空 (VHD_BM_BIT_SET)，调用read_bitmap_cache_span，找到bitmap为1的sector个数，然后调用schedule_data_read去读取这些sector。

schedule_data_read 构造 td_request_t 请求，通过aio_read 发出真正的IO请求。

aio_read 调用 tapdisk_prep_tiocb, tapdisk_queue_tiocb 把 tiocb 结构请求放入tapdisk的队列中

如果 bitmap 没有在 cache 中，调用schedule_bitmap_read，读取对应 block 中的bitmap 成功之后会同时把 bitmap 写入cache。

schedule_bitmap_read 里首先构造一个操作符为 VHD_OP_BITMAP_READ 的请求，调用aio_read去读取block对应的bitmap的内容，可以看到aio_read之后调用了lock_bitmap把bitmap设置为VHD_FLAG_BM_LOCKED状态，调用install_bitmap把 bitmap置入cache，最后把bitmap设置为VHD_FLAG_BM_READ_PENDING状态。

schedule_bitmap_read之后调用__vhd_queue_request，构造一个td_request_t的IO请求，并把该请求加入到vhd_bitmap->waiting队列中，之后再次lock该bitmap。下面就是等待bitmap读取完成了。

从下面的struct vhd_bitmap的定义可以知道waiting的含义：

struct vhd_bitmap {

u32 blk;

u64 seqno; /* lru sequence number */

vhd_flag_t status;

char *map; /* map should only be modified

* in finish_bitmap_write */

char *shadow; /* in-memory bitmap changes are

* made to shadow and copied to

* map only after having been

* flushed to disk */

struct vhd_transaction tx; /* transaction data structure

* encapsulating data, bitmap,

* and bat writes */

struct vhd_req_list queue; /* data writes waiting for next

* transaction */

struct vhd_req_list waiting; /* pending requests that cannot

* be serviced until this bitmap

* is read from disk */

struct vhd_request req;

};

如果 bitmap 处于 VHD_BM_READ_PENDING 状态，则只调用 __vhd_queue_request 等待 bitmap 的读取完毕

vhd_queue_write 的原理和 vhd_queue_read 基本类似，不多说了。

最后提下vhd_complete函数，在tapdisk queue的机制中，vhd_complete被作为callback函数传入struct tiocb结构，每次这个iocb的IO返回，都会调用事先注册号的vhd_complete，我们看下这个函数究竟做啥：

vhd_complete中最重要的一部分如下：

switch (req->op) {

case VHD_OP_DATA_READ:

finish_data_read(req);

break;

case VHD_OP_DATA_WRITE:

finish_data_write(req);

break;

case VHD_OP_BITMAP_READ:

finish_bitmap_read(req);

break;

case VHD_OP_BITMAP_WRITE:

finish_bitmap_write(req);

break;

case VHD_OP_ZERO_BM_WRITE:

finish_zero_bm_write(req);

break;

case VHD_OP_BAT_WRITE:

finish_bat_write(req);

break;

default:

ASSERT(0);

break;

}

根据request的操作符，执行不同的finish_xxxxx函数