块设备的特点是其平均访问时间较长，因此为了提高块设备的访问效率，Linux内核用了很多的笔墨来设计和块设备相关的部分，这样一来，从代码的角度来看，访问一个文件的过程变得尤其的漫长……整个路径包含的过程基本可以概括为虚拟文件系统-->块设备实际文件系统-->通用块层-->I/O scheduler-->块设备驱动程序。为了提高块设备的访问效率，内核主要是在两个方面下功夫：

1.引入缓存，当用户空间要访问文件时，内核不可能每次都去访问块设备，内核会将块设备的内容读取到内存中，以便下次访问时可以直接在内存中找到相应的内容，这其中又涉及到了预读等相关的问题，当然这不是现在关注的重点……

2.对于I/O请求的重排列，I/O请求并不会立即被响应，而是会放在一个队列里进行一段延迟，以期能够和后来的I/O请求进行合并或者进行排序。因为像磁盘这样的块设备，其耗时主要是因为磁头的定位，因此内核会尽量保证磁头只往一个方向移动，而不是来回移动(可以和电梯的运作进行对比)，简而言之，就是将存储介质上相邻的数据请求安排在一起，对于I/O请求的处理主要包括合并和排序，具体如何处理，由I/O scheduler决定。

首先，我们先来了解一个块设备是如何表示的。描述块设备的数据结构有两个，一个是struct block_device,用来描述一个块设备或者块设备的一个分区；另一个是struct gendisk，用来描述整个块设备的特性。对于一个包含多个分区的块设备，struct block_device结构有多个，而struct gendisk结构永远只有一个。

struct block_device {
	dev_t			bd_dev;  /* not a kdev_t - it's a search key */
	struct inode *		bd_inode;	/* will die */
	struct super_block *	bd_super;
	int			bd_openers;
	struct mutex		bd_mutex;	/* open/close mutex */
	struct list_head	bd_inodes;
	void *			bd_holder;
	int			bd_holders;
#ifdef CONFIG_SYSFS
	struct list_head	bd_holder_list;
#endif
	struct block_device *	bd_contains;
	unsigned		bd_block_size;
	struct hd_struct *	bd_part;
	/* number of times partitions within this device have been opened. */
	unsigned		bd_part_count;
	int			bd_invalidated;
	struct gendisk *	bd_disk;
	struct list_head	bd_list;
	/*
	 * Private data.  You must have bd_claim'ed the block_device
	 * to use this.  NOTE:  bd_claim allows an owner to claim
	 * the same device multiple times, the owner must take special
	 * care to not mess up bd_private for that case.
	 */
	unsigned long		bd_private;

	/* The counter of freeze processes */
	int			bd_fsfreeze_count;
	/* Mutex for freeze */
	struct mutex		bd_fsfreeze_mutex;
};

bd_dev:该设备(分区)的设备号

bd_inode:指向该设备文件的inode

bd_openers:一个引用计数，记录了该块设备打开的次数，或者说有多少个进程打开了该设备

bd_contains:如果该block_device描述的是一个分区，则该变量指向描述主块设备的block_device，反之，其指向本身

bd_part:如果该block_device描述的是一个分区，则该变量指向分区的信息

bd_part_count:如果是分区，该变量记录了分区被打开的次数，在进行分区的重新扫描前，要保证该计数值为0

bd_disk:指向描述整个设备的gendisk结构

struct gendisk {
	/* major, first_minor and minors are input parameters only,
	 * don't use directly.  Use disk_devt() and disk_max_parts().
	 */
	int major;			/* major number of driver */
	int first_minor;
	int minors;                     /* maximum number of minors, =1 for
                                         * disks that can't be partitioned. */

	char disk_name[DISK_NAME_LEN];	/* name of major driver */
	char *(*devnode)(struct gendisk *gd, mode_t *mode);
	/* Array of pointers to partitions indexed by partno.
	 * Protected with matching bdev lock but stat and other
	 * non-critical accesses use RCU.  Always access through
	 * helpers.
	 */
	struct disk_part_tbl *part_tbl;
	struct hd_struct part0;

	const struct block_device_operations *fops;
	struct request_queue *queue;
	void *private_data;

	int flags;
	struct device *driverfs_dev;  // FIXME: remove
	struct kobject *slave_dir;

	struct timer_rand_state *random;

	atomic_t sync_io;		/* RAID */
	struct work_struct async_notify;
#ifdef  CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
	struct blk_integrity *integrity;
#endif
	int node_id;
};

major:块设备的主设备号

first_minor:起始次设备号