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。