Linux块设备总结（五）块设备数据的组织结构

墨蓝 2022-02-25 02:10 265阅读 0赞

在上一篇文章中《linux块设备总结（四） 块设备数据组织》\[link\]\[[https://blog.csdn.net/weixin\_37867857/article/details/88856550][https_blog.csdn.net_weixin_37867857_article_details_88856550]\]我们看到了数组的组织结构，下面对于上一章中做一个总结，同时也会引申一个重要的数据结构struct gen\_hd，同时也作为一个承上启下的作用，为以后我们介绍块设备的重要的函数做一一个承接。  
在上一篇文章中我们知道块设备中重要的数据结构包括如下：

struct block_device
    	struct hd_struct
    	struct gen_disk
    	struct request_queue
    	struct request;struct bio

其中各个数据结构联系如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzg2Nzg1Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
从以上图片中，我们看到，对于各个数据结构都有联系的主要数据结构为`struct gen_disk`(通用磁盘结构)。看来这个数据结构相当重要，即使不是相当重要也是相当于中学作文里面的承上启下的作用。没错，这个数据结构相当重要也起到了承上启下的作用。  
`struct gen_disk`的作用主要如下：

1.连接块设备文件，使应用层快速定位到我们要操作的磁盘上。
    2.通过对于快设备文件的组织结构，来进行磁盘的IO操作。（注意：磁盘的IO操作不是文件的IO操作。文件IO操作可能触发磁盘的IO操作，但是磁盘的IO操作肯定是文件的IO操作触发的。）

# gen\_disk在各个阶段的作用 #

我们在上文提到了块设备文件的作用，下图是关于块设备的组织结构的另外一种表示方法和方式。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzg2Nzg1Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
读者乍一看怎么和上一章中的块设备数据的组织结构有很大不同啊？难道上一章中有错误，或者本章故意简化。实际上上一章中的关于块设备的数据结构没有强调`各个阶段`，实际上本章主要是块设备文件在各个阶段的作用的。以下是gen\_disk在各个阶段的不同作用:

1.在打开阶段根据dev_t找到相应的block_device结构，并且找到gen_disk。
    	2.读取阶段直接在块设备的gen_disk执行相应的IO操作。

# gen\_disk链接块设备文件 #

如下图，是gen\_disk在生成的时候的代码组织结构：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzg2Nzg1Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
以上组织结构是相当复杂的，我们暂且不讨论其具体的组织结构（比如怎么获取的？）我们来介绍一下它是如何获取的。

1.执行bdev_open过程中根据各个磁盘的节点(dev_t设备号)来获取block_device结构；
    	2.根据分区的block_device结构来获取gen_disk结构。

# gen\_disk的IO链接属性 #

gen\_disk作用就是处理来自上层对所有块设备发出的io操作。例如，上层文件系统对磁盘上某个文件的读写操作都会转换成相应的io操作然后交给我们的通用块层进行处理。  
如果具体展开gen\_disk和request\_queue结构，我们会发现如下结构：

struct request_queue *queue;:
            
            struct list_head        queue_head;
            struct request          *last_merge;
            request_fn_proc         *request_fn;
            make_request_fn         *make_request_fn;
            prep_rq_fn              *prep_rq_fn;
            unplug_fn               *unplug_fn;
            merge_bvec_fn           *merge_bvec_fn;
            prepare_flush_fn        *prepare_flush_fn;
            softirq_done_fn         *softirq_done_fn;
            rq_timed_out_fn         *rq_timed_out_fn;
            dma_drain_needed_fn     *dma_drain_needed;
            lld_busy_fn             *lld_busy_fn;

我们看到gen\_disk指向的queue结构不止有请求队列还有请求队列的操作以及请求队列的排序等等。

[https_blog.csdn.net_weixin_37867857_article_details_88856550]: https://blog.csdn.net/weixin_37867857/article/details/88856550
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