块设备驱动程序的框架

块设备和前面的字符设备驱动主体框架和编程思想上基本相同，但是在操作的时候就不一样了。

框架：

app: open,read,write "1.txt"
--------------------------------------------- 文件的读写
文件系统: vfat, ext2, ext3, yaffs2, jffs2 (把文件的读写转换为扇区的读写)
-----------------ll_rw_block----------------- 扇区的读写
1. 把"读写"放入队列
2. 调用队列的处理函数(优化/调顺序/合并)
块设备驱动程序
---------------------------------------------
硬件: 硬盘,flash

分析ll_rw_block
for (i = 0; i < nr; i++) {
　　struct buffer_head *bh = bhs[i];
　　submit_bh(rw, bh);
　　　　struct bio *bio; // 使用bh来构造bio (block input/output)
　　　　submit_bio(rw, bio);
　　　　　　// 通用的构造请求: 使用bio来构造请求(request)
　　　　　　generic_make_request(bio);
　　　　　　__generic_make_request(bio);
　　　　　　　　request_queue_t *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev); // 找到队列

　　　　　　// 调用队列的"构造请求函数"
　　　　　　ret = q->make_request_fn(q, bio);
　　　　　　　　// 默认的函数是__make_request
　　　　　　　　__make_request
　　　　　　　　　　// 先尝试合并
　　　　　　　　　　elv_merge(q, &req, bio);

　　　　　　　　　　// 如果合并不成，使用bio构造请求
　　　　　　　　　　init_request_from_bio(req, bio);

　　　　　　　　　　// 把请求放入队列
　　　　　　　　　　add_request(q, req);

　　　　　　　　　　// 执行队列
　　　　　　　　　　__generic_unplug_device(q);
　　　　　　　　　　// 调用队列的"处理函数"
　　　　　　　　　　q->request_fn(q);

怎么写块设备驱动程序呢？
1. 分配gendisk: alloc_disk
2. 设置
2.1 分配/设置队列: request_queue_t // 它提供读写能力
blk_init_queue
2.2 设置gendisk其他信息 // 它提供属性: 比如容量
3. 注册: add_disk

参考：
driverslockxd.c
driverslockz2ram.c

/* 参考:
 * driverslockxd.c
 * driverslockz2ram.c
 */

#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/genhd.h>
#include <linux/hdreg.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/blkdev.h>
#include <linux/blkpg.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/io.h>

#include <asm/system.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/dma.h>

static struct gendisk *ramblock_disk;
static request_queue_t *ramblock_queue;

static int major;

static DEFINE_SPINLOCK(ramblock_lock);

#define RAMBLOCK_SIZE (1024*1024)
static unsigned char *ramblock_buf;

static int ramblock_getgeo(struct block_device *bdev, struct hd_geometry *geo)
{
    /* 容量=heads*cylinders*sectors*512 */
    geo->heads     = 2;
    geo->cylinders = 32;
    geo->sectors   = RAMBLOCK_SIZE/2/32/512;
    return 0;
}


static struct block_device_operations ramblock_fops = {
    .owner    = THIS_MODULE,
    .getgeo    = ramblock_getgeo,
};

static void do_ramblock_request(request_queue_t * q)
{
    static int r_cnt = 0;
    static int w_cnt = 0;
    struct request *req;
    
    //printk("do_ramblock_request %d
", ++cnt);

    while ((req = elv_next_request(q)) != NULL) {
        /* 数据传输三要素: 源,目的,长度 */
        /* 源/目的: */
        unsigned long offset = req->sector * 512;

        /* 目的/源: */
        // req->buffer

        /* 长度: */        
        unsigned long len = req->current_nr_sectors * 512;

        if (rq_data_dir(req) == READ)
        {
            //printk("do_ramblock_request read %d
", ++r_cnt);
            memcpy(req->buffer, ramblock_buf+offset, len);
        }
        else
        {
            //printk("do_ramblock_request write %d
", ++w_cnt);
            memcpy(ramblock_buf+offset, req->buffer, len);
        }        
        
        end_request(req, 1);
    }
}

static int ramblock_init(void)
{
    /* 1. 分配一个gendisk结构体 */
    ramblock_disk = alloc_disk(16); /* 次设备号个数: 分区个数+1 */

    /* 2. 设置 */
    /* 2.1 分配/设置队列: 提供读写能力 */
    ramblock_queue = blk_init_queue(do_ramblock_request, &ramblock_lock);
    ramblock_disk->queue = ramblock_queue;
    
    /* 2.2 设置其他属性: 比如容量 */
    major = register_blkdev(0, "ramblock");  /* cat /proc/devices */    
    ramblock_disk->major       = major;
    ramblock_disk->first_minor = 0;
    sprintf(ramblock_disk->disk_name, "ramblock");
    ramblock_disk->fops        = &ramblock_fops;
    set_capacity(ramblock_disk, RAMBLOCK_SIZE / 512);

    /* 3. 硬件相关操作 */
    ramblock_buf = kzalloc(RAMBLOCK_SIZE, GFP_KERNEL);

    /* 4. 注册 */
    add_disk(ramblock_disk);

    return 0;
}

static void ramblock_exit(void)
{
    unregister_blkdev(major, "ramblock");
    del_gendisk(ramblock_disk);
    put_disk(ramblock_disk);
    blk_cleanup_queue(ramblock_queue);

    kfree(ramblock_buf);
}

module_init(ramblock_init);
module_exit(ramblock_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

测试方法：

在开发板上:
1. insmod ramblock.ko
2. 格式化: mkdosfs /dev/ramblock
3. 挂接: mount /dev/ramblock /tmp/
4. 读写文件: cd /tmp, 在里面vi文件
5. cd /; umount /tmp/
6. cat /dev/ramblock > /mnt/ramblock.bin
7. 在PC上查看ramblock.bin
sudo mount -o loop ramblock.bin /mnt