linux简单虚拟硬盘驱动分析

1、作者:日期:linux简单虚拟硬盘驱动分析2012 06-06 16 : 15 122人阅读 评论(0)收藏 举报#inelude linux/init。h># in elude linu x/module。h# in elude <li nu x/ker nel.h># include linux/fs.h# include <linux/errno.h# include linux/types。h># include linux/fentl.h# include linux/vmalloc。h>#include linux/hdreg.h >#in

2、clude linux/blkdev.h ># include <linux/blkpg。h># include asm/uaccess.h># define VHDD_DEV_NAME vhdd”# define VHDD_DEV_MAJOR 220#defi ne VHDD_MAX_DEVICE 2 #define VHDD_MAX_PARTITONS 16 /衣vhdd可以进行分区，允许的分区总共为15个，因此总分区数应为16* /#define VHDD_DEVICE_SIZE(4*1024 衣 1024)/*vhdd ram disk模拟了硬盘，因此要定义相应

3、的内容。扇区大小为512字节,可以任意指定圆柱面(cylinder)书设定为256每个cylinder的扇区数设定为16磁头数(VHDD_HEADS )设为2一台设备容量为(扇区大小*圆柱面数*扇区数 *磁头数)，这里=4M，应为disk 提供的大小相一致衣/# define VHDD_SECTOR_SIZE 512#defi ne VHDD_SECTORS 16# define VHDD_HEADS 2#defi ne VHDD_CYLINDERS 256#define VHDD_SECTOR_TOTAL (VHDD_SECTORS 衣 VHDD_HEADS*VHDD_CYLINDERS )

4、# define VHDD_SIZE (VHDD_SECTOR_SIZE 衣 VHDD_SECTOR_TOTAL)typedef structunsigned char * data；struct request_queue * queue;spinlock_t lock;/ *分别管理自己的 lock * /struct gen disk * gd; vhdd_device;/char *vdisk VHDD_MAX_DEVICE = NULL, ;extern char * vdiskVHDD_MAX_DEVICE ;static vhdd_device device VHDD_MAX_D

5、EVICE；/ * vhdd为模拟硬盘的运行，使用内核定时器启动中断(interrupt)。为了使用内核 定时器，定义 了 timer_list结构体变量vhdd_timer。另外，为了处理请求函数的 重入定义了 vhdd_busy变量.该值不为0时，块设备驱动程序的请求处理函数 vhdd_request)就会处于运行状态。这不仅仅是中断的启动方式，也是必要的变 量,因为整体设备会因一个中断而运行* /static struct timer_list vhdd_timer；static int vhdd_busy=0;static void vhdd_request( struct reque

6、st_queue *q)vhdd_device * pdevice;struct request * vhdd_req；char * pData；int size;if (vhdd_busy) return； /*先检查当前块设备是否处于处理请求的状态，如果 处于处理状态，就立即终止函数。这是因为处理中断的过程中还会调用 vhdd_request 函数 */while ( 1)vhdd_req = elv_next_request(q ;if (! vhdd_req) return； /* vhdd_request函数反复执行，知道处理完等待中的所 有请求。使用elv_next_request

7、函数获得处理请求。若处理请求的request结构体地址返回NULL时，表明没有处理请求，因此结束函数*/pdevice = (vhdd_device *) vhdd_reqrq_disk->private_data;pData = pdevice->data + (vhdd_reqsector) * VHDD_SECTOR_SIZE ；/ * vhdd_req->current_nr_sectors包含处理扇区数，如果超出范围，想内核同志出错, 调用end_request(vhdd_req, 0)想内核通知出错，并处理下一个请求*/if (vhdd_req-sector +

8、vhdd_reqcurrent_nr_sectorsget_capacity (vhdd_req-rq_disk)en d_request(vhdd_req 0);con ti nue;size = vhdd_reqcurrent_nr_sectors * VHDD_SECTOR_SIZE;switch (rq_data_dir (vhdd_req)case READ:memcpy(vhdd_req-buffer, pData, size);break;case WRITE：memcpy (pData, vhdd_req >buffer, size);break；default®

9、;nd_request(vhdd_req, 0); continue;/*普通的硬盘在读取数据的时候，先把将要读取的扇区信息传递到硬盘上，并等待 中断。确认发生了中断，并正常处理后，读取硬盘上的数据。相反，在向硬盘上 写入数据时，先要传递写入扇区的信息和数据，再等待中断结束处理后发生中断。 这里使用内核的定时器模拟结束处理的中断.本例子中，vhdd进以简单的ram模拟硬盘，并在vhdd_request处理数据后，使 用内核的定时器模拟结束处理的中断。在使用 vhdd_timer内核定时器时，经一段 时间后，调用作为中断函数的 vhdd_interrupt函数，为了表示块设备驱动程序的 运行状态

10、，把vhdd_busy设为1，然后结束函数。如前所述，该值就是用于忽略数 据处理过程中内核调用的vhdd_request函数*/vhdd_timer。expires = jiffies + 2 ；vhdd_timer。data = ( unsigned long) pdevice;add_timer (& vhdd_timer);vhdd_busy = 1;return；void vhdd_i nterrupt( un sig ned long data)vhdd_device * pdevice;struct request * vhdd_req;pdevice = (vhdd_de

11、vice *) data；vhdd_req = elv_ next_request(pdevice- queue);end_request(vhdd_req 1);vhdd_busy = 0;vhdd_request (pdevice-queue ;int vhdd_open (struct inode * inode, struct file * filp)return 0;int vhdd_release (struct inode *inode struct file * filp)return 0；/ * vhdd模拟硬盘，因此只需要能处理ioctl磁盘结构的HDIO_GETGEO,其

12、余军返 回 ENOTTYHDIO_GETGEO是fdisk等分区处理程序，适用于获取设备的磁盘结构信息的命 令，为了执行该命令，在hd_geometry结构体变量上传递cylinder数，扇区数，head 数及实际扇区的起始值。与2。4内核不同的是，2。6内核中可以直接代如扇区的 起始值，也可以使用get_start_sect函数处理该值.内核源代码中支持的大多数设 备驱动程序都使用get_start_sect处理扇区值。* /int vhddoctl(struct inode * inode, struct file * filp , unsigned int cmd,un sig ned

13、long argint err;struct hd_geometry geo;switch(cmd)case HDIO_GETGEO:err = !access_ok(VERIFY_WRITE, arg, sizeof (geo);if(err) return EFAULT ；geoo cylinders = VHDD_CYLINDERS;geo.heads = VHDD_HEADS;geo.sectors = VHDD_SECTORS;geco start = get_start_sect(inodi_bdev);if (copy_to_user( (void * )arg, &ge

14、o, sizeof(geo) return -EFAULT ;return 0;return ENOTTY;static struct block_device_operatio ns vhdd_fops =。owner = THIS_MODULE,。open = vhdd_open.release = vhdd_release,。ioctl = vhdd_ioctl ,;int vhdd_i nit(void)int lp;/vdisk 0 = vmalloc(VHDD_DEVICE_SIZE );vdisk1 = vmalloc(VHDD_DEVICE_SIZE);memset(vdisk

15、O , 0, VHDD_DEVICE_SIZE);/memset (vdisk1, 0, VHDD_DEVICE_SIZE);/ *使用下面的函数初始化内核定时器结构题vhdd_timer变量后，把由定时器而启动的 vhdd_interrupt()函数注册到 vhdd_timer。function 函数中.vhdd_timer.function()函数用于模拟硬盘的中断* / init_timer (& (vhdd_timer)；vhdd_timer.f un cti on = vhdd_i nterrupt;register_blkdev(VHDD_DEV_MAJOR , VHDD_

16、DEV_NAME )for(lp = 0; lp VHDD_MAX_DEVICE; lp+) devicelp.data = vdisk lp ； /*定义此data,使vdisk所获得的内存地址能够用 在request ()函数上* / / *分配gen disk结构体，而gen disk结构体是注册块设备的信息结构体。vhdd共 处理15个分区，因此，变量上代入16。在内核里该值大于2时，确定存在内存分 区，并执行分区处理* / device lp .gd = alloc_disk(VHDD_MAX_PARTITONS);/*使用blk_init_queue函数注册内核和块设备驱动程序的实

17、际输入输出路径 vhdd_request函数,在deviceIp 0queue上设置生成的请求队列.对于 blk_init_queue 函数，除了 request ()函数外，为了管理等待队列的 Lock，需要使用spinlock_t 结构体，因此，下面初始化lock变量，并代如到blk_init_queue函数中* / spinock_init(&device lp .lock);devicelp .queue = blk_init_queue (vhdd_request, &devicelpock)；devicelp.gd-major = VHDD_DEV_MAJOR;de

18、vicelp .gd>first_minor = lp * VHDD_MAX_PARTITONS ;devicelp.gd->fops = &vhdd_fops;devicelp.gd-queue = device Ip。queue;device Ip。gd-> private_data = &device Ip;/*为了在proc和sysfs文件系统中表示分区及块设备，在devicelp.gd->disk_name 上分别代入”hdda", ” vhddb，然后使用set_capacity函数设置各台块设备的扇区 数* /sprintf(devicelp.gd- > disk_name,” vhdd%c" ,' a'；+lpset_capacity (device lp .gd, VHDD_SECTOR_TOTAL);/*为了检索分区并注册块设备，调用 add_disk ()函数.调用该函数后，内核会在内 核内部注册各台块设备，需要检索分区时，在 gen disk结构体的内部设置分区处 理变量*/add_disk(device lp.gd);return 0； void vhdd_exit (vo