日期:2014-05-16  浏览次数:20804 次

Linux驱动编写(块设备驱动代码)


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    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;