基于块设备框架的驱动分析

基于块设备框架的驱动分析

有关块设备，详见块设备简介

1.块设备驱动的一些特性

• 字符设备只能顺序访问（如串口发送数据顺序），而块设备可以随机访问（不连续块访问）
• 传统的机械式块设备（如硬盘、DVD）虽然可以随机访问，但是连续访问效率更高，因此块设备驱动中有排序逻辑，将用户的随机访问重新调整成尽量连续访问以提升效率。所以块设备本身驱动层是支持缓冲区的，而字符设备驱动层没有缓冲
• 但是对于Nand、SD卡等块设备，其随机访问效率和顺序访问是一样的

• 和块设备有关的单位

  • 扇区（Sector），概念来自于早期磁盘，在硬盘、DVD中还有用，在Nand/SD中已经没意义了，扇区是块设备本身的特性，大小一般为512的整数倍，因为历史原因很多时候都向前兼容定义为512
  • 块（block），概念来自于文件系统，是内核对文件系统数据处理的基本单位，大小为若干个扇区，常见有512B、1KB、4KB等
  • 段（Section），概念来自于内核，是内核的内存管理中一个页或者部分页，由若干个连续为块组成

  • 页（Page），概念来自于内核，是内核内存映射管理的基本单位。linux内核的页式内存映射名称来源于此

    块设备驱动对下以扇区（Sector）为单位管理块设备，对上以Block为单位和文件系统交互。

• 块设备驱动和字符设备驱动不同，应用层对块设备驱动的访问一般不是直接操作设备文件（虽然系统提供了/dev/mmcblk0这类文件供我们读写），而是通过文件系统来简洁操作（因为块设备的意义基本就是承载文件系统。。）

2.块设备操作框图

下图表明了当我们读写文件时，系统究竟是如何操作块设备的