1、本章的目的用尽可能最简单的方法写出一个能用的块设备驱动。所谓的能用，是指我们可以对这个驱动生成的块设备进行 mkfs，mount 和读写文件。为了尽可能简单，这个驱动的规模不是 1000 行，也不是 500 行，而是 100 行以内。这里插一句，我们不打算在这里介绍如何写模块，理由是介绍的文章已经满天飞舞了。如果你能看得懂、并且成功地编译、运行了这段代码，我们认为你已经达到了本教程的入学资格，当然，如果你不幸的卡在这段代码中，那么请等到搞定它以后再往下看：mod.c:#include static int _init init_base(void)printk(“-Hello. World-n
2、“);return 0;static void _exit exit_base(void)printk(“-Bye-n“);module_init(init_base);module_exit(exit_base);MODULE_LICENSE (“GPL“);MODULE_AUTHOR(“Zhao Lei“);MODULE_DESCRIPTION(“For test“);Makefile:obj-m := mod.oKDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/buildPWD := $(shell pwd)default:$(MAKE) -C $(KDIR)
3、 SUBDIRS=$(PWD) modulesclean:$(MAKE) -C $(KDIR) SUBDIRS=$(PWD) cleanrm -rf Module.markers modules.order Module.symvers好了，这里我们假定你已经搞定上面的最简单的模块了，懂得什么是看模块，以及简单模块的编写、编译、加载和卸载。还有就是，什么是块设备，什么是块设备驱动，这个也请自行 google 吧，因为我们已经迫不及待要写完程序下课。为了建立一个可用的块设备，我们需要做.1 件事情：1：用 add_disk()函数向系统中添加这个块设备添加一个全局的static struct g
4、endisk *simp_blkdev_disk;然后申明模块的入口和出口：module_init(simp_blkdev_init);module_exit(simp_blkdev_exit);然后在入口处添加这个设备、出口处私房这个设备：static int _init simp_blkdev_init(void)add_disk(simp_blkdev_disk);return 0;static void _exit simp_blkdev_exit(void)del_gendisk(simp_blkdev_disk);当然，在添加设备之前我们需要申请这个设备的资源，这用到了 alloc
5、_disk()函数，因此模块入口函数simp_blkdev_init(void)应该是：static int _init simp_blkdev_init(void)simp_blkdev_disk = alloc_disk(1);if (!simp_blkdev_disk) ret = -ENOMEM;goto err_alloc_disk;add_disk(simp_blkdev_disk);return 0;err_alloc_disk:return ret;还有别忘了在卸载模块的代码中也加一个行清理函数：put_disk(simp_blkdev_disk);还有就是，设备有关的属性也是
6、需要设置的，因此在 alloc_disk()和 add_disk()之间我们需要：strcpy(simp_blkdev_disk-disk_name, SIMP_BLKDEV_DISKNAME);simp_blkdev_disk-major = ?1;simp_blkdev_disk-first_minor = 0;simp_blkdev_disk-fops = ?2;simp_blkdev_disk-queue = ?3;set_capacity(simp_blkdev_disk, ?4);SIMP_BLKDEV_DISKNAME 其实是这个块设备的名称，为了绅士一些，我们把它定义成宏了：#
7、define SIMP_BLKDEV_DISKNAME “simp_blkdev“这里又引出了 4 个问号。(天哪，是不是有种受骗的感觉，像是陪老婆去做头发)第 1 个问号：每个设备需要对应的主、从驱动号。我们的设备当然也需要，但很明显我不是脑科医生，因此跟写 linux 的那帮疯子不熟，得不到预先为我保留的设备号。还有一种方法是使用动态分配的设备号，但在这一章中我们希望尽可能做得简单，因此也不采用这种方法。那么我们采用的是：抢别人的设备号。我们手头没有 AK47，因此不敢干的太轰轰烈烈，而偷偷摸摸的事情倒是可以考虑的。柿子要捡软的捏，而我们试图找出一个不怎么用得上的设备，然后抢他的 ID。打
8、开 linux/include/linux/major.h，把所有的设备一个个看下来，我们觉得最胜任被抢设备号的家伙非COMPAQ_SMART2_XXX 莫属。第一因为它不强势，基本不会被用到，因此也不会造成冲突；第二因为它有钱，从COMPAQ_SMART2_MAJOR 到 COMPAQ_SMART2_MAJOR7 有那 8 个之多的设备号可以被抢，不过瘾的话还有它妹 妹：COMPAQ_CISS_MAJORCOMPAQ_CISS_MAJOR7。为了让抢劫显得绅士一些，我们在外面又定义一个宏：#define SIMP_BLKDEV_DEVICEMAJOR COMPAQ_SMART2_MAJOR然
9、后在?1 的位置填上 SIMP_BLKDEV_DEVICEMAJOR。第 2 个问号：gendisk 结构需要设置 fops 指针，虽然我们用不到，但该设还是要设的。好吧，就设个空得给它：在全局部分添加：struct block_device_operations simp_blkdev_fops = .owner = THIS_MODULE,;然后把?2 的位置填上3：在加载模块时用 simp_blkdev_do_request()函数的地址作参数调用 blk_init_queue()初始化一个请求队列：simp_blkdev_queue = blk_init_queue(simp_blkd
10、ev_do_request, NULL);if (!simp_blkdev_queue) ret = -ENOMEM;goto err_init_queue;4：卸载模块时把 simp_blkdev_queue 还回去：blk_cleanup_queue(simp_blkdev_queue);5：在?3 的位置填上 simp_blkdev_queue。第 4 个问号：这个还好，比前面的简单多了，这里需要设置块设备的大小。块设备的大小使用扇区作为单位设置，而扇区的大小默认是 512 字节。当然，在把字节为单位的大小转换为以扇区为单位时，我们需要除以 512，或者右移 9 位可能更快一些。同样，我
11、们试图把这一步也做得绅士一些，因此使用宏定义了块设备的大小，目前我们定为 16M：#define SIMP_BLKDEV_BYTES (16*1024*1024)然后在?4 的位置填上 SIMP_BLKDEV_BYTES9。看到这里，是不是有种身陷茫茫大海的无助感？并且一波未平，一波又起，在搞定这 4 个问号的同时，居然又引入了 simp_blkdev_do_request 函数！当然，如果在身陷茫茫波涛中时你认为到处都是海，因此绝望，那么恭喜你可以不必挨到 65 岁再退休；反之，如果你认为到处都是没有三聚氰胺鲜鱼，并且随便哪个方向都是岸时，那么也恭喜你，你可以活着回来继续享受身为纳税人的荣誉
12、。为了理清思路，我们把目前为止涉及到的代码整理出来：#define SIMP_BLKDEV_DEVICEMAJOR COMPAQ_SMART2_MAJOR#define SIMP_BLKDEV_DISKNAME “simp_blkdev“#define SIMP_BLKDEV_BYTES (16*1024*1024)static struct request_queue *simp_blkdev_queue;static struct gendisk *simp_blkdev_disk;static void simp_blkdev_do_request(struct request_queu
13、e *q);struct block_device_operations simp_blkdev_fops = .owner = THIS_MODULE,;static int _init simp_blkdev_init(void)int ret;simp_blkdev_queue = blk_init_queue(simp_blkdev_do_request, NULL);if (!simp_blkdev_queue) ret = -ENOMEM;goto err_init_queue;simp_blkdev_disk = alloc_disk(1);if (!simp_blkdev_di
14、sk) ret = -ENOMEM;goto err_alloc_disk;strcpy(simp_blkdev_disk-disk_name, SIMP_BLKDEV_DISKNAME);simp_blkdev_disk-major = SIMP_BLKDEV_DEVICEMAJOR;simp_blkdev_disk-first_minor = 0;simp_blkdev_disk-fops = simp_blkdev_disk-queue = simp_blkdev_queue;set_capacity(simp_blkdev_disk, SIMP_BLKDEV_BYTES9);add_d
15、isk(simp_blkdev_disk);return 0;err_alloc_disk:blk_cleanup_queue(simp_blkdev_queue);err_init_queue:return ret;static void _exit simp_blkdev_exit(void)del_gendisk(simp_blkdev_disk);put_disk(simp_blkdev_disk);blk_cleanup_queue(simp_blkdev_queue);module_init(simp_blkdev_init);module_exit(simp_blkdev_exi
16、t);剩下部分的不多了，真的不多了。请相信我，因为我不在质监局上班。我写的文章诚实可靠，并且不拿你纳税的钱。我们还有一个最重要的函数需要实现，就是负责处理块设备请求的 simp_blkdev_do_request()。首先我们看看究竟把块设备的数据以什么方式放在内存中。毕竟这是在第 1 章，因此我们将使用最 simple 的方式实现，也就是，数组。我们在全局代码中定义：unsigned char simp_blkdev_dataSIMP_BLKDEV_BYTES;对驱动程序来说，这个数组看起来大了一些，如果不幸被懂行的人看到，将 100%遭到最无情、最严重的鄙视。而我们却从极少数公仆那里学到了
17、最有效的应对之策，那就是：无视他，然后把他定为成“不明真相的群众”。然后我们着手实现 simp_blkdev_do_request。这里介绍 elv_next_request()函数，原型是：struct request *elv_next_request(struct request_queue *q);用来从一个请求队列中拿出一条请求(其实严格来说，拿出的可能是请求中的一段) 。随后的处理请求本质上是根据 rq_data_dir(req)返回的该请求的方向( 读/ 写) ，把块设备中的数据装入 req-buffer、或是把 req-buffer 中的数据写入块设备。刚才已经提及了与 req
18、uest 结构相关的 rq_data_dir()宏和.buffer 成员，其他几个相关的结构成员和函数是：request.sector：请求的开始磁道request.current_nr_sectors：请求磁道数end_request()：结束一个请求，第 2 个参数表示请求处理结果，成功时设定为 1，失败时设置为 0 或者错误号。因此我们的 simp_blkdev_do_request()函数为：static void simp_blkdev_do_request(struct request_queue *q)struct request *req;while (req = elv_ne
19、xt_request(q) != NULL) if (req-sector + req-current_nr_sectors) SIMP_BLKDEV_BYTES) printk(KERN_ERR SIMP_BLKDEV_DISKNAME“: bad request: block=%llu, count=%un“,(unsigned long long)req-sector,req-current_nr_sectors);end_request(req, 0);continue;switch (rq_data_dir(req) case READ:memcpy(req-buffer,simp_
20、blkdev_data + (req-sector current_nr_sectors sector buffer, req-current_nr_sectors elevator;if (IS_ERR_VALUE(elevator_init(simp_blkdev_queue, “noop“)printk(KERN_WARNING “Switch elevator failed, using defaultn“);elseelevator_exit(old_e);为方便阅读并提高本文在 google 磁盘中的占用率，我们给出修改后的整个 simp_blkdev_init()函数：static int _init simp_blkdev_init(void)int ret;elevator_t *old_e;simp_blkdev_queue = blk_init_queue(simp_blkdev_do_request, NULL);if (!simp_blkdev_queue) ret = -ENOMEM;goto err_init_queue;
