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Linux系统内核中的Device Mapper机制 (1)(3)

程序员文章站 2022-05-27 11:57:17
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3、 用户空间命令通过ioctl调用table_load函数,该函数根据用户空间传来的参数构建指定mapped device的映射表和所映射的target device。该函数先构建相应的dm_table、dm_target结构,再调用dm-table.c中的dm_table_add_target函数根据用户传入的参数初始化这些结构,并且根据参数所指定的target类型,调用相应的target类型的构建函数ctr在内存中构建target device对应的结构,然后再根据所建立的dm_target结构更新dm_table中维护的B树。上述过程完毕后,再将建立好的dm_table添加到mapped device的全局hash表对应的hash_cell结构中。

4、 最后通过ioctl调用do_resume函数建立mapped device和映射表之间的绑定关系,事实上该过程就是通过dm_swap_table函数将当前dm_table结构指针值赋予mapped_device相应的map域中,然后再修改mapped_device表示当前状态的域。

通过上述的4个主要步骤,device mapper在内核中就建立一个可以提供给用户使用的mapped device逻辑块设备。

IO流

Device mapper本质功能就是根据映射关系和target driver描述的IO处理规则,将IO请求从逻辑设备mapped device转发相应的target device上。Device mapper处理所有从内核中块一级IO子系统的generic_make_request和submit_bio接口,定向到mapped device的所有块读写IO请求。IO请求在device mapper的设备树中通过请求转发从上到下地进行处理。当一个bio请求在设备树中的mapped deivce向下层转发时,一个或者多个bio的克隆被创建并发送给下层target device。然后相同的过程在设备树的每一个层次上重复,只要设备树足够大理论上这种转发过程可以无限进行下去。在设备树上某个层次中,target driver结束某个bio请求后,将表示结束该bio请求的事件上报给它上层的mapped device,该过程在各个层次上进行直到该事件最终上传到根mapped device的为止,然后device mapper结束根mapped device上原始bio请求,结束整个IO请求过程。

Bio在device mapper的设备树进行逐层的转发时,最终转发到一个或多个叶子target节点终止。因为一个bio请求不可以跨多个target device(亦即物理空间段), 因此在每一个层次上,device mapper根据用户预先告知的mapped device 的target映射信息克隆一个或者多个bio,将bio进行拆分后转发到对应的target device上。这些克隆的bio先交给mapped device上对应的target driver上进行处理,根据target driver中定义的IO处理规则进行IO请求的过滤等处理,然后再提交给target device完成。上述过程在dm.c文件中的dm_request函数中完成。Target driver可以对这些bio做如下处理:

1、 将这些bio在本驱动内部排队等待以后进行处理;

2、 将bio重新定向到一个或多个target device上或者每个target device上的不同扇区;

3、 向device mapper返回error 状态。

IO请求就按照上文中描述的过程在图2中所示的设备树中逐层进行处理,直到IO请求结束。

小结

Device mapper在内核中向外提供了一个从逻辑设备到物理设备的映射架构,只要用户在用户空间制定好映射策略,按照自己的需要编写处理具体IO请求的target driver插件,就可以很方便的实现一个类似LVM的逻辑卷管理器。Device mapper以ioctl的方式向外提供接口,用户通过用户空间的device mapper库,向device mapper的字符设备发送ioctl命令,完成向内的通信。它还通过ioctl提供向往的事件通知机制,允许target driver将IO相关的某些事件传送到用户空间。

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