Linux驱动开发----块设备驱动（内存模拟）Tiny6410

写了好久的字符设备驱动，是时候看下块设备驱动程序设计方法了，块设备驱动和字符设备不同，字符设备是直接和虚拟文件系统进行交互，而块设备驱动则是通过块缓冲/调度层间接和虚拟文件系统交互；块设备驱动数据访问都是以块为单位；多个块I/O需要组成一个请求队列，这个功能是块缓冲/调度层提供的，它出于硬件特性和读写性能的考虑，将块I/O进行重新排序，并组成一个请求队列，交给内核，内核则调用请求队列处理函数来逐个处理请求队列。

大致框架：

1.分配gendisk结构，使用alloc_disk函数

2.分配设置请求队列，提供读写能力

3.设置其他信息，例如容量、名称等

4.硬件相关操作

5.注册(add_disk)

在测试块设备驱动的过程中，刚开始使用的是函数kzmalloc申请1M大小的内存来进行测试，可是驱动加载的时候没有问题，可是当使用mkdosfs格式化的时候报错"short write".，并且在导出到文件上时也提示错误，内核直接崩溃掉。后来改成vmalloc函数就可以了。额。。这是为什么？？还没弄明白。。

下面是代码：

#include <linux/init.h>//module_init/exit
#include <linux/module.h>//MODULE_AUTHOR,MODULE_LICENSE等
#include <linux/genhd.h>//alloc_disk
#include <linux/blkdev.h>//blk_init_queue
#include <linux/fs.h>//register_blkdev,unregister_blkdev
#include <linux/types.h>//u_char,u_short
#include <linux/vmalloc.h>
#include <linux/hdreg.h>
//1MB大小空间
#define RAMBLK_SIZE (1024*1024*2)

/*
//定义驱动私有数据结构
struct ramblk_info{
u_char heads;//磁头数
u_short cylinders;//柱面数
u_char sectors;//扇区数
u_char control;
int unit;
};
*/

static struct gendisk * ramblk_disk = NULL;
static struct request_queue * ramblk_request_queue = NULL;
static int major = 0;//块设备的主设备号
//static struct ramblk_info *pinfo = NULL;
static DEFINE_SPINLOCK(ramblk_spinlock);//定义并初始化一个自旋锁
static char * ramblk_buf = NULL;//申请的内存起始地址

//ramdisk_info初始化函数
/*
static int ramblk_info_init(struct ramblk_info *p)
{
if(!p){
printk("ramblk_info_init p==NULL.\n");
return -1;
}
p->heads = 4;//4个磁头
p->cylinders = 4;//4个柱面
p->sectors = 128;//128个扇区
return 0;
}
*/
int ramblk_getgeo(struct block_device * blk_Dev, struct hd_geometry * hg)
{
hg->cylinders = 64;
hg->heads = 8;
hg->sectors = (RAMBLK_SIZE/8/64/512);
return 0;
}

static const struct block_device_operations ramblk_fops = {
.owner	= THIS_MODULE,
.getgeo = ramblk_getgeo,
};

static void do_ramblk_request(struct request_queue *q )
{
struct request *req;
//	static volatile int r_cnt = 0;
//	static volatile int w_cnt = 0;
//printk("ramblk_request_fn %d.\n",cnt++);
req = blk_fetch_request(q);
while (req) {
unsigned long start = blk_rq_pos(req) << 9;
unsigned long len  = blk_rq_cur_bytes(req);
//			printk("len=%d.\n",len);

if (start + len > RAMBLK_SIZE) {
printk("RAMBLK_SIZE< start+len");
goto done;
}

if (rq_data_dir(req) == READ)
memcpy(req->buffer, (char *)(start+ramblk_buf), len);
else
memcpy((char *)(start+ramblk_buf), req->buffer, len);

done:
if (!__blk_end_request_cur(req, 0))
req = blk_fetch_request(q);
}

}

static int ramblk_init(void)
{
//	1.分配gendisk结构体，使用alloc_disk函数
ramblk_disk = alloc_disk(16);//minors=分区+1
//	2.设置
//	2.1 分配/设置队列，提供读写能力.使用函数blk_init_queue(request_fn_proc *rfn,spin_lock_t *lock)
ramblk_request_queue = blk_init_queue(do_ramblk_request,&ramblk_spinlock);
//	2.2 设置disk的其他信息，比如容量、主设备号等
major = register_blkdev(0,"ramblk");//注册主设备
if(major < 0){//检查是否成功分配一个有效的主设备号
printk(KERN_ALERT "register_blkdev err.\n");
return -1;
}
//设置主设备号
ramblk_disk->major = major;
ramblk_disk->first_minor = 0;//设置第一个次设备号
sprintf(ramblk_disk->disk_name, "ramblk%c", 'a');//设置设备名
ramblk_disk->fops = &ramblk_fops;//设置fops
/*
//分配一个ramdisk_info结构体，并初始化
pinfo =(struct ramblk_info*)kmalloc(sizeof(struct ramblk_info),GFP_KERNEL);
if(!pinfo){
printk("kmalloc pinfo err.\n");
return -1;
}
ramblk_info_init(pinfo);
ramlk_disk->private_data = pinfo;*/
ramblk_disk->queue = ramblk_request_queue;//设置请求队列
set_capacity(ramblk_disk, RAMBLK_SIZE/512);//设置容量

//	3.硬件相关的操作
ramblk_buf = (char*)vmalloc(RAMBLK_SIZE);//申请RAMBLK_SIZE内存

//	4.注册
add_disk(ramblk_disk);//add partitioning information to kernel list
printk("ramblk_init.\n");
return 0;
}

static void ramblk_exit(void)
{

unregister_blkdev(major,"ramblk");//注销设备驱动
blk_cleanup_queue(ramblk_request_queue);//清除队列
del_gendisk(ramblk_disk);
put_disk(ramblk_disk);
vfree(ramblk_buf);//释放申请的内存
printk("ramblk_exit.\n");
}

module_init(ramblk_init);//入口
module_exit(ramblk_exit);//出口

MODULE_AUTHOR("jefby");
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

编译完成后，使用mkdosfs格式化，并挂载到目录test下，读写文件，重新挂载查看文件是否存在，另外，可以导出到文件上，在PC机上测试文件是否正确。