虚拟块设备驱动程序设计与分析

如果只是为了应付考试，这个文档就太啰嗦了，不用看，不过还是可以帮助记忆，考试只会考其中加粗字体的几个函数中的一个，至于是哪个我不能断定，因此要记的还是比较多的，要是能理解就更好了，结合课本和下面的解释应该能大体上弄明白这个虚拟块设备驱动的

实现过程，毕竟设备驱动是内核的一部分，光看下面的解释也是还是很头晕的，不过坚持看下去还是有收获的，我也差不多花了半天时间，不过，要是打算……的话就可以直接跳过了。

#define MAJOR_NR 70 //我们创造的虚拟块设备的主设备号

#define DEVICE_NAME “bdemo”//我们创造的虚拟块设备的名字，当设备加载成功后可用lsmod命令查看到该设备模块名

#define blkdemo_devs 2 //虚拟块设备的个数

#define blkdemo_rahead 2 //读取块设备时预读的扇区个数

#define blkdemo_size 4 //每个虚拟块设备的大小，单位为KB

#define blkdemo_blksize 1024 //设备每个数据块的大小，即block，单位为字节

#define blkdemo_hardsect 512 //设备每个扇区的大小，单位为字节

struct blkdemo_device { // 这里定义了我们将要创造的虚拟块设备的数据结构

int size; // 用来记录真实块设备的容量，即下面data指针所指向数据存储区的大小

int use_cnt; // 用来记录正在使用该块设备的程序的个数

int hardsect; // 用来保存该块设备每个扇区的大小，单位为字节，即设备的使用计数

u8 *data; // 该指针所指向的内存区域就是该块设备真正用来存储数据的区域，在该设备还未被加载函数初始化时，该指针为// 空，即系统还没有为该设备分配内存区域。

};

static int blkdemo_sizes[blkdemo_devs]; //用来保存我们创建的所有虚拟块设备的大小，单位为KB

static int blkdemo_blksizes[blkdemo_devs]; //用来保存我们创建的所有虚拟块设备中每个数据块的大小，单位为字节static int blkdemo_hardsects[blkdemo_devs];//用来保存我们创建的所有虚拟块设备中每个扇区的大小，单位为字节

//上面的这三个数组将会在我们加载这些设备时被注册到内核的数据结构中（即让内核中与之相关的一些指针指向它们，让内核能够读取我们所创建的设备的一些重要信息

//对于一个新的设备，内核肯定不知道他为何物，要想让内核识别我们自己创造的设备，则必须将该设备的一些信息、使用这个设备的方//法等告诉内核，由于内核早已编译成型，至于如何去告诉内核就早已模式化。内核中有几个指针数组(书本page81)专门用来完成上面的部分任务：

// blk_size[];

// blksize_size[];

// hardsect_size[];

// read_ahead[];

//这几个数组都为每一个主设备号留有一个位置，对于2.4的内核，主设备号和次设备号均用8位二进制来表示（即短整型的高八位和//低八位），因此这几个数组都包含有256个元素，每个元素都是与主设备号对应的一个指针，如果主设备号所对应的设备不存在，则该//指针置为空(NULL)，其实其中很多指针都为空，因为一般电脑上都没有那么多不同类型的块设备，当然，对于我们所创造的这个块设//备而言，它与系统中所存在的其他块设备的类型都不同，要为其确定一个主设备号，这个没什么硬性的规定，只要找一个没被使用的主//设备号就可以了，这个程序中使用的是70(前面的MOJOR_NR宏)。上面我们定义了保存有虚拟块设备信息的数组，现在只要将他们的//首地址赋给这几个数组中下标70（主设备号）所对应的指针元素即可。这一过程是在后面的加载函数中完成的。

static int blksize = blkdemo_blksize;

struct blkdemo_device blkdemo_dev[blkdemo_devs];//这里才真正创建了我们虚拟块设备对应的结构体变量（一个全局数组），//每个元素为对应一个虚拟块设备

虚拟块设备的打开函数(open())：

int blkdemo_open(struct inode *inode, strcut file *filp)

{ //设备文件对应的节点(inode)结构中包含有对应的设备号

int num;

num = DEVICE_NR(inode->i_rdev);//用DEVICE_NR宏可求出该节点所对应设备的次设备号，所以num即为次设备号if (!blkdemo_dev[num].use_cnt) { //如果该设备的使用计数为0，则说该设备没有被任何程序使用，当虚拟块设备没有被//任何程序使用时，内核先前为该设备所分配的存储区很可能已经被释放掉了，甚至对于可移动设备而言，有可能该设备都被拔掉了（当//然，我们的虚拟块设备是不可能的），因此，在打开该设备时要进行严格的检查，不然会导致设备打开出错而造成系统崩溃。

check_disk_change(inode->i_rdev);//首先检查该块设备是否发生了变化，比如已经被移除了（该设备不可能，所以//此处没有用if来判断，只是形式的调用了一下该函数。

if (!blkdemo_dev[num].data)//然后判断该设备的数据存储区域是否已经被释放掉了

return –ENOMEM; //如果是，则返回，告知系统该设备无法打开，-ENOMEM是一个内核中定义的宏，它代表的意思是//“error,no memory”。

}//如果上述情况均未发生，一切正常，则打开设备，对于这个虚拟的块设备，其实没有什么好打开的，不过还是意思一下：blkdemo_dev[num].use_cnt++; //将设备的使用计数加1，表示又多了个程序使用该设备。

MOD_INC_USE_COUNT; //并且将内核所管理的模块使用计数也加1，好让内核也知道多了一个程序使用该虚拟设备模块。模块使//用计数是内核管理模块时要用的，只有当一个设备的模块使用计数为0时才能卸载该模块，这个值也可以通过lsmod命令查看到return(0);//返回0，表示设备已成功打开

}

虚拟块设备的释放函数(release())：

int blkdemo_release(struct inode *inode, struct file *filp)

{//释放并不代表将此设备从内核中移除了，他是对调用它的程序而言的，只表示这个程序不再使用该设备了int num;