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1、实验七：Linux块设备驱动块设备是与字符设备并列的概念，这两类设备在Linux中驱动的结构有较大差异，总体而言，块设备驱动比字符设备驱动要复杂得多，在I/O操作上表现出极大的不同，缓冲、I/O调度、请求队列等都是与块设备驱动相关的概念。本章将详细讲解Linux块设备驱动的编程方法。1.块设备的I/O操作特点字符设备与块设备I/O操作的不同如下：（1）块设备只能以块为单位接受输入和返回输出，而字符设备则以字节为单位。大多数设备是字符设备，因为它们不需要缓冲而且不以固定块大小进行操作。（2）块设备对于I/
2、O请求有对应的缓冲区，因此它们可以选择以什么顺序进行响应，字符设备无须缓冲且被直接读写。对于存储设备而言调整读写的顺序作用巨大，因为在读写连续的扇区比分离的扇区更快。（3）字符设备只能被顺序读写，而块设备可以随机访问。虽然块设备可随机访问，但是对于磁盘这类机械设备而言，顺序地组织块设备的访问可以提高性能。而对SD卡、RamDisk（RamDisk是通过使用软件将RAM模拟当做硬盘来使用的一种技术）等块设备而言，不存在机械上的原因，进行这样的调整没有必要。2.Linux块设备驱动结构2.1.block_d
3、evice_operations结构体在块设备驱动中，有一个类似于字符设备驱动中file_operations结构体的block_device_operations结构体，它是对块设备操作的集合，定义如代码清单1所示。代码清单1block_device_operations结构体structblock_device_operations{int(*open)(structinode*,structfile*);//打开int(*release)(structinode*,structfile*);//释
4、放int(*ioctl)(structinode*,structfile*,unsigned,unsignedlong);//ioctllong(*unlocked_ioctl)(structfile*,unsigned,unsignedlong);long(*compat_ioctl)(structfile*,unsigned,unsignedlong);int(*direct_access)(structblock_device*,sector_t,unsignedlong*);int(*media
5、_changed)(structgendisk*);//介质被改变int(*revalidate_disk)(structgendisk*);//使介质有效int(*getgeo)(structblock_device*,structhd_geometry*);//填充驱动器信息structmodule*owner;//模块拥有者};下面对其主要的成员函数进行分析。1．打开和释放int(*open)(structinode*inode,structfile*filp);int(*release)(str
6、uctinode*inode,structfile*filp);与字符设备驱动类似，当设备被打开和关闭时将调用它们。2．IO控制int(*ioctl)(structinode*inode,structfile*filp,unsignedintcmd,unsignedlongarg);上述函数是ioctl()系统调用的实现，块设备包含大量的标准请求，这些标准请求由Linux块设备层处理，因此大部分块设备驱动的ioctl()函数相当短。3．介质改变int(*media_changed)(structgend
7、isk*gd);被内核调用来检查是否驱动器中的介质已经改变，如果是，则返回一个非0值，否则返回0。这个函数仅适用于支持可移动介质的驱动器，通常需要在驱动中增加一个表示介质状态是否改变的标志变量，非可移动设备的驱动不需要实现这个方法。4．使介质有效int(*revalidate_disk)(structgendisk*gd);revalidate_disk()被调用来响应一个介质改变，它给驱动一个机会来进行必要的工作以使新介质准备好。5．获得驱动器信息int(*getgeo)(structblock_de
8、vice*,structhd_geometry*);根据驱动器的几何信息填充一个hd_geometry结构体，hd_geometry结构体包含磁头、扇区、柱面等信息。6．模块指针structmodule*owner;一个指向拥有这个结构体的模块的指针，它通常被初始化为THIS_MODULE。2.2.gendisk结构体在Linux内核中，使用gendisk（通用磁盘）结构体来表示1个独立的磁盘设备（或分区），这个结构体的定义如代码清单2所示
