[linux 驱动]块设备驱动详解与实战

news2024/9/24 15:15:32

目录

1 描述

2 结构体

2.1 block_device_operations

2.2 gendisk

2.3 block_device

2.4 request_queue

2.5 request

2.6 bio

3.7 blk_mq_tag_set

3.8 blk_mq_ops

3 相关函数

3.1 注册注销块设备

3.1.1 register_blkdev

3.1.2 unregister_blkdev

3.2 gendisk 结构体操作

3.2.1 alloc_disk

3.2.2 set_capacity

3.2.3 add_disk

3.2.4 del_gendisk

3.3 块设备 I/O 请求

3.3.1 blk_mq_alloc_tag_set

3.3.2 blk_mq_free_tag_set

3.3.3 blk_mq_init_queue

3.3.4 blk_cleanup_queue

3.4 请求 request

3.4.1 blk_mq_start_request

3.4.1 blk_mq_end_request

3.5 数据操作

3.5.1 bio_data

3.5.2 rq_data_dir

4 实验

4.1 代码

4.2 操作


1 描述

        块设备是针对存储设备的,比如 SD 卡、EMMC、NAND Flash、Nor Flash、SPI Flash、机械硬盘、固态硬盘等。因此块设备驱动其实就是这些存储设备驱动,块设备驱动相比字符设备驱动的主要区别如下:

        ①块设备只能以块为单位进行读写访问,块是 linux 虚拟文件系统(VFS)基本的数据传输单位。字符设备是以字节为单位进行数据传输的,不需要缓冲。

        ②块设备在结构上是可以进行随机访问的,对于这些设备的读写都是按块进行的,块设备使用缓冲区来暂时存放数据,等到条件成熟以后再一次性将缓冲区中的数据写入块设备中。这么做的目的为了提高块设备寿命,大家如果仔细观察的话就会发现有些硬盘或者 NAND Flash 就会标明擦除次数(flash 的特性,写之前要先擦除),比如擦除 100000 次等。因此,为了提高块设备寿命而引入了缓冲区,数据先写入到缓冲区中,等满足一定条件后再一次性写入到真正的物理存储设备中,这样就减少了对块设备的擦除次数,提高了块设备寿命。

        字符设备是顺序的数据流设备,字符设备是按照字节进行读写访问的。字符设备不需要缓冲区,对于字符设备的访问都是实时的,而且也不需要按照固定的块大小进行访问。

        块设备结构的不同其 I/O 算法也会不同,比如对于 EMMC、SD 卡、NAND Flash 这类没有任何机械设备的存储设备就可以任意读写任何的扇区(块设备物理存储单元)。但是对于机械硬盘这样带有磁头的设备,读取不同的盘面或者磁道里面的数据,磁头都需要进行移动,因此对于机械硬盘而言,将那些杂乱的访问按照一定的顺序进行排列可以有效提高磁盘性能,linux 里面针对不同的存储设备实现了不同的 I/O 调度算法。

        Linux MMC/SD存储卡是一种典型的块设备,它的实现位于drivers/mmc。drivers/mmc下又分为card、core和host这3个子目录。card实际上跟Linux的块设备子系统对接,实现块设备驱动以及完成请求,但是具体的协议经过core层的接口,最终通过host完成传输,因此整个MMC子系统的框架结构如图所示。另外,card目录除了实现标准的MMC/SD存储卡以外,该目录还包含一些SDIO外设的卡驱动,如drivers/mmc/card/sdio_uart.c。core目录除了给card提供接口外,实际上也定义好了host驱动的框架。

2 结构体

2.1 block_device_operations

        struct block_device_operations 定义了一组与块设备操作相关的函数指针。这些函数实现了设备的打开、关闭、读写、I/O控制等功能,使得不同的块设备能够通过统一的接口与内核进行交互。这个结构体是块设备驱动程序的核心部分,为块设备的管理提供了灵活性和扩展性。

1983 struct block_device_operations {
1984         int (*open) (struct block_device *, fmode_t);
1985         void (*release) (struct gendisk *, fmode_t);
1986         int (*rw_page)(struct block_device *, sector_t, struct page *, unsigned int);
1987         int (*ioctl) (struct block_device *, fmode_t, unsigned, unsigned long);
1988         int (*compat_ioctl) (struct block_device *, fmode_t, unsigned, unsigned long);
1989         unsigned int (*check_events) (struct gendisk *disk,
1990                                       unsigned int clearing);
1991         /* ->media_changed() is DEPRECATED, use ->check_events() instead */
1992         int (*media_changed) (struct gendisk *);
1993         void (*unlock_native_capacity) (struct gendisk *);
1994         int (*revalidate_disk) (struct gendisk *);
1995         int (*getgeo)(struct block_device *, struct hd_geometry *);
1996         /* this callback is with swap_lock and sometimes page table lock held */
1997         void (*swap_slot_free_notify) (struct block_device *, unsigned long);
1998         struct module *owner;
1999         const struct pr_ops *pr_ops;
2000 };     

int (*open) (struct block_device *, fmode_t);

用于打开块设备的回调函数。它接收一个指向块设备的指针和打开模式,返回一个整数,通常表示成功与否。

void (*release) (struct gendisk *, fmode_t);

用于释放块设备的回调函数。当设备不再使用时调用,清理相关资源。

int (*rw_page)(struct block_device *, sector_t, struct page *, unsigned int);

用于读写页面的回调函数,支持页面级别的I/O操作。

int (*ioctl) (struct block_device *, fmode_t, unsigned, unsigned long);

用于处理设备特定的控制请求。允许用户空间程序与设备进行交互。

int (*compat_ioctl) (struct block_device *, fmode_t, unsigned, unsigned long);

处理兼容性I/O控制请求,通常用于旧版本的系统调用。

unsigned int (*check_events) (struct gendisk *disk, unsigned int clearing);

用于检查设备事件,比如介质是否发生变化,取代了 media_changed。

int (*media_changed) (struct gendisk *);

过时的函数,用于检测介质是否改变,现已被 check_events 取代。

void (*unlock_native_capacity) (struct gendisk *);

解锁设备的原生容量,允许设备在容量发生变化时更新。

int (*revalidate_disk) (struct gendisk *);

重新验证块设备的状态,通常在设备状态可能发生变化时调用。

int (*getgeo)(struct block_device *, struct hd_geometry *);

用于获取设备几何信息,例如扇区数、每个扇区的大小等。

void (*swap_slot_free_notify) (struct block_device *, unsigned long);

当交换槽被释放时的通知函数,通常用于处理内存管理。

struct module *owner;

指向拥有该设备操作的模块的指针,用于管理模块引用计数。

const struct pr_ops *pr_ops;

指向打印操作的结构体,通常用于设备的日志和调试输出。

2.2 gendisk

        在Linux内核中,使用gendisk(通用磁盘)结构体来表示一个独立的磁盘设备(或分区)

183 struct gendisk {
184         /* major, first_minor and minors are input parameters only,
185          * don't use directly.  Use disk_devt() and disk_max_parts().
186          */
187         int major;                      /* major number of driver */
188         int first_minor;
189         int minors;                     /* maximum number of minors, =1 for
190                                          * disks that can't be partitioned. */
191 
192         char disk_name[DISK_NAME_LEN];  /* name of major driver */
193         char *(*devnode)(struct gendisk *gd, umode_t *mode);
194 
195         unsigned int events;            /* supported events */
196         unsigned int async_events;      /* async events, subset of all */
197 
198         /* Array of pointers to partitions indexed by partno.
199          * Protected with matching bdev lock but stat and other
200          * non-critical accesses use RCU.  Always access through
201          * helpers.
202          */ 
203         struct disk_part_tbl __rcu *part_tbl;
204         struct hd_struct part0;
205 
206         const struct block_device_operations *fops;
207         struct request_queue *queue;
208         void *private_data;
209 
210         int flags;
211         struct rw_semaphore lookup_sem;
212         struct kobject *slave_dir;
213 
214         struct timer_rand_state *random;
215         atomic_t sync_io;               /* RAID */
216         struct disk_events *ev;
217 #ifdef  CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
218         struct kobject integrity_kobj;
219 #endif  /* CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY */
220         int node_id;
221         struct badblocks *bb;
222         struct lockdep_map lockdep_map;
223 
224         ANDROID_KABI_RESERVE(1);
225         ANDROID_KABI_RESERVE(2);
226         ANDROID_KABI_RESERVE(3);
227         ANDROID_KABI_RESERVE(4);
228 
229 };

major: 驱动程序的主设备号。

first_minor: 起始次设备号。

minors: 最大次设备数量。如果设备不可分区,通常为 1。

disk_name: 磁盘的名称(如 "sda")。

devnode: 指向生成设备节点名称的函数指针。

events: 设备支持的事件位掩码。

async_events: 异步事件的子集。

part_tbl: 指向分区表的指针,受 bdev 锁保护。

part0: 设备的第一个分区。

fops: 指向设备操作函数的结构体(如读写操作)。

queue: 请求队列,用于处理 I/O 请求。

private_data: 设备私有数据指针。

flags: 标志位,用于设备状态。

lookup_sem: 读写信号量,用于同步。

slave_dir: 指向与设备相关的 kobject。

random: 随机数状态(与设备随机性相关)。

sync_io: 原子计数器,用于 RAID 操作。

ev: 指向设备事件结构体的指针。

integrity_kobj: (可选)用于设备完整性的 kobject。

node_id: 设备节点 ID。

bb: 指向坏块列表的指针。

lockdep_map: 用于锁依赖检查的结构体。

2.3 block_device

        内核使用 block_device 来表示一个具体的块设备对象,比如一个硬盘或者分区

454 struct block_device {
 455         dev_t                   bd_dev;  /* not a kdev_t - it's a search key */
 456         int                     bd_openers;
 457         struct inode *          bd_inode;       /* will die */
 458         struct super_block *    bd_super;
 459         struct mutex            bd_mutex;       /* open/close mutex */
 460         void *                  bd_claiming;
 461         void *                  bd_holder;
 462         int                     bd_holders;
 463         bool                    bd_write_holder;
 464 #ifdef CONFIG_SYSFS
 465         struct list_head        bd_holder_disks;
 466 #endif  
 467         struct block_device *   bd_contains;
 468         unsigned                bd_block_size;
 469         u8                      bd_partno;
 470         struct hd_struct *      bd_part;
 471         /* number of times partitions within this device have been opened. */
 472         unsigned                bd_part_count;
 473         int                     bd_invalidated;
 474         struct gendisk *        bd_disk;
 475         struct request_queue *  bd_queue;
 476         struct backing_dev_info *bd_bdi;
 477         struct list_head        bd_list;
 478         /* 
 479          * Private data.  You must have bd_claim'ed the block_device
 480          * to use this.  NOTE:  bd_claim allows an owner to claim
 481          * the same device multiple times, the owner must take special
 482          * care to not mess up bd_private for that case.
 483          */
 484         unsigned long           bd_private;
 485 
 486         /* The counter of freeze processes */
 487         int                     bd_fsfreeze_count;
 488         /* Mutex for freeze */
 489         struct mutex            bd_fsfreeze_mutex;
 490 
 491         ANDROID_KABI_RESERVE(1);
 492         ANDROID_KABI_RESERVE(2);
 493         ANDROID_KABI_RESERVE(3);
 494         ANDROID_KABI_RESERVE(4);
 495 } __randomize_layout;

2.4 request_queue

        内核将对块设备的读写都发送到请求队列 request_queue 中,request_queue 中是大量的request(请求结构体),而 request 又包含了 bio,bio 保存了读写相关数据

434 struct request_queue {
 435         /*
 436          * Together with queue_head for cacheline sharing
 437          */
 438         struct list_head        queue_head;
 439         struct request          *last_merge;
 440         struct elevator_queue   *elevator;
 441         int                     nr_rqs[2];      /* # allocated [a]sync rqs */
 442         int                     nr_rqs_elvpriv; /* # allocated rqs w/ elvpriv */
 443 
 444         struct blk_queue_stats  *stats;
 445         struct rq_qos           *rq_qos;
 446        
 447         /*
 448          * If blkcg is not used, @q->root_rl serves all requests.  If blkcg
 449          * is used, root blkg allocates from @q->root_rl and all other
 450          * blkgs from their own blkg->rl.  Which one to use should be
 451          * determined using bio_request_list().
 452          */
 453         struct request_list     root_rl;
 454        
 455         request_fn_proc         *request_fn;
 456         make_request_fn         *make_request_fn;
 457         poll_q_fn               *poll_fn;
 458         prep_rq_fn              *prep_rq_fn;
 459         unprep_rq_fn            *unprep_rq_fn;
 460         softirq_done_fn         *softirq_done_fn;
 461         rq_timed_out_fn         *rq_timed_out_fn;
 462         dma_drain_needed_fn     *dma_drain_needed;
 463         lld_busy_fn             *lld_busy_fn;
 464         /* Called just after a request is allocated */
 465         init_rq_fn              *init_rq_fn;
 466         /* Called just before a request is freed */
 467         exit_rq_fn              *exit_rq_fn;
 468         /* Called from inside blk_get_request() */
 469         void (*initialize_rq_fn)(struct request *rq);
 470 
 471         const struct blk_mq_ops *mq_ops;
 472 
 473         unsigned int            *mq_map;
 474 
 475         /* sw queues */
 476         struct blk_mq_ctx __percpu      *queue_ctx;
 477         unsigned int            nr_queues;
 478 
 479         unsigned int            queue_depth;
 480 
 481         /* hw dispatch queues */
 482         struct blk_mq_hw_ctx    **queue_hw_ctx;
 483         unsigned int            nr_hw_queues;
 484 
 485         /*
 486          * Dispatch queue sorting
 487          */
 488         sector_t                end_sector;
 489         struct request          *boundary_rq;
 490 
 491         /*
 492          * Delayed queue handling
 493          */
 494         struct delayed_work     delay_work;
 495 
 496         struct backing_dev_info *backing_dev_info;
 497 
 498         /*
 499          * The queue owner gets to use this for whatever they like.
 500          * ll_rw_blk doesn't touch it.
 501          */
 502         void                    *queuedata;
 503 
 504         /*
 505          * various queue flags, see QUEUE_* below
 506          */
 507         unsigned long           queue_flags;
 508         /*
 509          * Number of contexts that have called blk_set_pm_only(). If this
 510          * counter is above zero then only RQF_PM and RQF_PREEMPT requests are
 511          * processed.
 512          */
 513         atomic_t                pm_only;
 514 
 515         /*
 516          * ida allocated id for this queue.  Used to index queues from
 517          * ioctx.
 518          */
 519         int                     id;
 520 
 521         /*
 522          * queue needs bounce pages for pages above this limit
 523          */
 524         gfp_t                   bounce_gfp;
 525 
 526         /*
 527          * protects queue structures from reentrancy. ->__queue_lock should
 528          * _never_ be used directly, it is queue private. always use
 529          * ->queue_lock.
 530          */
 531         spinlock_t              __queue_lock;
 532         spinlock_t              *queue_lock;
 533 
 534         /*
 535          * queue kobject
 536          */
 537         struct kobject kobj;
 538 
 539         /*
 540          * mq queue kobject
 541          */
 542         struct kobject mq_kobj;
543 
 544 #ifdef  CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
 545         struct blk_integrity integrity;
 546 #endif  /* CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY */
 547 
 548 #ifdef CONFIG_PM
 549         struct device           *dev;
 550         int                     rpm_status;
 551         unsigned int            nr_pending;
 552 #endif
 553 
 554         /*
 555          * queue settings
 556          */
 557         unsigned long           nr_requests;    /* Max # of requests */
 558         unsigned int            nr_congestion_on;
 559         unsigned int            nr_congestion_off;
 560         unsigned int            nr_batching;
 561 
 562         unsigned int            dma_drain_size;
 563         void                    *dma_drain_buffer;
 564         unsigned int            dma_pad_mask;
 565         unsigned int            dma_alignment;
 566 
 567         struct blk_queue_tag    *queue_tags;
 568 
 569         unsigned int            nr_sorted;
 570         unsigned int            in_flight[2];
 571 
 572         /*
 573          * Number of active block driver functions for which blk_drain_queue()
 574          * must wait. Must be incremented around functions that unlock the
 575          * queue_lock internally, e.g. scsi_request_fn().
 576          */
 577         unsigned int            request_fn_active;
 578 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
 579         /* Inline crypto capabilities */
 580         struct keyslot_manager *ksm;
 581 #endif
 582 
 583         unsigned int            rq_timeout;
 584         int                     poll_nsec;
 585 
 586         struct blk_stat_callback        *poll_cb;
 587         struct blk_rq_stat      poll_stat[BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS];
 588 
 589         struct timer_list       timeout;
 590         struct work_struct      timeout_work;
 591         struct list_head        timeout_list;
 592 
 593         struct list_head        icq_list;
 594 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
 595         DECLARE_BITMAP          (blkcg_pols, BLKCG_MAX_POLS);
 596         struct blkcg_gq         *root_blkg;
597         struct list_head        blkg_list;
 598 #endif
 599 
 600         struct queue_limits     limits;
 601 
 602 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
 603         /*
 604          * Zoned block device information for request dispatch control.
 605          * nr_zones is the total number of zones of the device. This is always
 606          * 0 for regular block devices. seq_zones_bitmap is a bitmap of nr_zones
 607          * bits which indicates if a zone is conventional (bit clear) or
 608          * sequential (bit set). seq_zones_wlock is a bitmap of nr_zones
 609          * bits which indicates if a zone is write locked, that is, if a write
 610          * request targeting the zone was dispatched. All three fields are
 611          * initialized by the low level device driver (e.g. scsi/sd.c).
 612          * Stacking drivers (device mappers) may or may not initialize
 613          * these fields.
 614          *
 615          * Reads of this information must be protected with blk_queue_enter() /
 616          * blk_queue_exit(). Modifying this information is only allowed while
 617          * no requests are being processed. See also blk_mq_freeze_queue() and
 618          * blk_mq_unfreeze_queue().
 619          */
 620         unsigned int            nr_zones;
 621         unsigned long           *seq_zones_bitmap;
 622         unsigned long           *seq_zones_wlock;
 623 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
 624 
 625         /*
 626          * sg stuff
 627          */
 628         unsigned int            sg_timeout;
 629         unsigned int            sg_reserved_size;
 630         int                     node;
 631 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_IO_TRACE
 632         struct blk_trace __rcu  *blk_trace;
 633         struct mutex            blk_trace_mutex;
 634 #endif
 635         /*
 636          * for flush operations
 637          */
 638         struct blk_flush_queue  *fq;
 639 
 640         struct list_head        requeue_list;
 641         spinlock_t              requeue_lock;
 642         struct delayed_work     requeue_work;
 643 
 644         struct mutex            sysfs_lock;
 645 
 646         int                     bypass_depth;
 647         atomic_t                mq_freeze_depth;
 648 
 649         bsg_job_fn              *bsg_job_fn;
 650         struct bsg_class_device bsg_dev;
651 
 652 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_THROTTLING
 653         /* Throttle data */
 654         struct throtl_data *td;
 655 #endif
 656         struct rcu_head         rcu_head;
 657         wait_queue_head_t       mq_freeze_wq;
 658         struct percpu_ref       q_usage_counter;
 659         struct list_head        all_q_node;
 660 
 661         struct blk_mq_tag_set   *tag_set;
 662         struct list_head        tag_set_list;
 663         struct bio_set          bio_split;
 664 
 665 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
 666         struct dentry           *debugfs_dir;
 667         struct dentry           *sched_debugfs_dir;
 668 #endif
 669 
 670         bool                    mq_sysfs_init_done;
 671 
 672         size_t                  cmd_size;
 673         void                    *rq_alloc_data;
 674 
 675         struct work_struct      release_work;
 676 
 677 #define BLK_MAX_WRITE_HINTS     5
 678         u64                     write_hints[BLK_MAX_WRITE_HINTS];
 679 };

2.5 request

151 struct request {
 152         struct request_queue *q;
 153         struct blk_mq_ctx *mq_ctx;
 154 
 155         int cpu;
 156         unsigned int cmd_flags;         /* op and common flags */
 157         req_flags_t rq_flags;
 158 
 159         int internal_tag;
 160 
 161         /* the following two fields are internal, NEVER access directly */
 162         unsigned int __data_len;        /* total data len */
 163         int tag;
 164         sector_t __sector;              /* sector cursor */
 165 
 166         struct bio *bio;
 167         struct bio *biotail;
 168 
 169         struct list_head queuelist;
 170 
 171         /*
 172          * The hash is used inside the scheduler, and killed once the
 173          * request reaches the dispatch list. The ipi_list is only used
 174          * to queue the request for softirq completion, which is long
 175          * after the request has been unhashed (and even removed from
 176          * the dispatch list).
 177          */
 178         union {
 179                 struct hlist_node hash; /* merge hash */
 180                 struct list_head ipi_list;
 181         };
 182 
 183         /*
 184          * The rb_node is only used inside the io scheduler, requests
 185          * are pruned when moved to the dispatch queue. So let the
 186          * completion_data share space with the rb_node.
 187          */
 188         union {
 189                 struct rb_node rb_node; /* sort/lookup */
 190                 struct bio_vec special_vec;
 191                 void *completion_data;
 192                 int error_count; /* for legacy drivers, don't use */
 193         };
 194 
 195         /*
 196          * Three pointers are available for the IO schedulers, if they need
 197          * more they have to dynamically allocate it.  Flush requests are
 198          * never put on the IO scheduler. So let the flush fields share
 199          * space with the elevator data.
 200          */
 201         union {
 202                 struct {
 203                         struct io_cq            *icq;
204                         void                    *priv[2];
 205                 } elv;
 206 
 207                 struct {
 208                         unsigned int            seq;
 209                         struct list_head        list;
 210                         rq_end_io_fn            *saved_end_io;
 211                 } flush;
 212         };
 213 
 214         struct gendisk *rq_disk;
 215         struct hd_struct *part;
 216         /* Time that I/O was submitted to the kernel. */
 217         u64 start_time_ns;
 218         /* Time that I/O was submitted to the device. */
 219         u64 io_start_time_ns;
 220 
 221 #ifdef CONFIG_BLK_WBT
 222         unsigned short wbt_flags;
 223 #endif
 224 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_THROTTLING_LOW
 225         unsigned short throtl_size;
 226 #endif
 227 
 228         /*
 229          * Number of scatter-gather DMA addr+len pairs after
 230          * physical address coalescing is performed.
 231          */
 232         unsigned short nr_phys_segments;
 233 
 234 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY)
 235         unsigned short nr_integrity_segments;
 236 #endif
 237 
 238         unsigned short write_hint;
 239         unsigned short ioprio;
 240 
 241         void *special;          /* opaque pointer available for LLD use */
 242 
 243         unsigned int extra_len; /* length of alignment and padding */
 244 
 245         enum mq_rq_state state;
 246         refcount_t ref;
 247 
 248         unsigned int timeout;
 249 
 250         /* access through blk_rq_set_deadline, blk_rq_deadline */
 251         unsigned long __deadline;
 252 
 253         struct list_head timeout_list;
 254 
 255         union {
 256                 struct __call_single_data csd;
 257                 u64 fifo_time;
 258         };
 259 
 260         /*
 261          * completion callback.
 262          */
 263         rq_end_io_fn *end_io;
 264         void *end_io_data;
 265 
 266         /* for bidi */
 267         struct request *next_rq;
 268 
 269 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
 270         struct request_list *rl;                /* rl this rq is alloced from */
 271 #endif
 272 };

2.6 bio

        每个 request 里面里面会有多个 bio,bio 保存着最终要读写的数据、地址等信息。上层应用程序对于块设备的读写会被构造成一个或多个 bio 结构,bio 结构描述了要读写的起始扇区、要读写的扇区数量、是读取还是写入、页便宜、数据长度等等信息。上层会将 bio 提交给 I/O 调度器,I/O 调度器会将这些 bio 构造成 request 结构,request_queue 里面顺序存放着一系列的 request。新产生的 bio 可能被合并到 request_queue 里现有的 request 中,也可能产生新的 request,然后插入到 request_queue 中合适的位置,这一切都是由 I/O 调度器来完成的。

        request_queue、request 和 bio 之间的关系如图

146 struct bio {
147         struct bio              *bi_next;       /* request queue link */
148         struct gendisk          *bi_disk;
149         unsigned int            bi_opf;         /* bottom bits req flags,
150                                                  * top bits REQ_OP. Use
151                                                  * accessors.
152                                                  */
153         unsigned short          bi_flags;       /* status, etc and bvec pool number */
154         unsigned short          bi_ioprio;
155         unsigned short          bi_write_hint;
156         blk_status_t            bi_status;
157         u8                      bi_partno;
158 
159         /* Number of segments in this BIO after
160          * physical address coalescing is performed.
161          */
162         unsigned int            bi_phys_segments;
163 
164         /*
165          * To keep track of the max segment size, we account for the
166          * sizes of the first and last mergeable segments in this bio.
167          */
168         unsigned int            bi_seg_front_size;
169         unsigned int            bi_seg_back_size;
170 
171         struct bvec_iter        bi_iter;
172 
173         atomic_t                __bi_remaining;
174         bio_end_io_t            *bi_end_io;
175 
176         void                    *bi_private;
177 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
178         /*
179          * Optional ioc and css associated with this bio.  Put on bio
180          * release.  Read comment on top of bio_associate_current().
181          */
182         struct io_context       *bi_ioc;
183         struct cgroup_subsys_state *bi_css;
184         struct blkcg_gq         *bi_blkg;
185         struct bio_issue        bi_issue;
186 #endif
187 
188 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
189         struct bio_crypt_ctx    *bi_crypt_context;
190 #if IS_ENABLED(CONFIG_DM_DEFAULT_KEY)
191         bool                    bi_skip_dm_default_key;
192 #endif
193 #endif
194 
195         union {
196 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY)
197                 struct bio_integrity_payload *bi_integrity; /* data integrity */
198 #endif
199         };
200 
201         unsigned short          bi_vcnt;        /* how many bio_vec's */
202 
203         /*
204          * Everything starting with bi_max_vecs will be preserved by bio_reset()
205          */
206 
207         unsigned short          bi_max_vecs;    /* max bvl_vecs we can hold */
208 
209         atomic_t                __bi_cnt;       /* pin count */
210 
211         struct bio_vec          *bi_io_vec;     /* the actual vec list */
212 
213         struct bio_set          *bi_pool;
214 
215         ktime_t bi_alloc_ts;                    /* for mm_event */
216 
217         ANDROID_KABI_RESERVE(1);
218         ANDROID_KABI_RESERVE(2);
219 
220         /*
221          * We can inline a number of vecs at the end of the bio, to avoid
222          * double allocations for a small number of bio_vecs. This member
223          * MUST obviously be kept at the very end of the bio.
224          */
225         struc
226 };

        bvec_iter 结构体描述了要操作的设备扇区等信息

36 struct bvec_iter {
 37         sector_t                bi_sector;      /* device address in 512 byte
 38                                                    sectors */
 39         unsigned int            bi_size;        /* residual I/O count */
 40 
 41         unsigned int            bi_idx;         /* current index into bvl_vec */
 42 
 43         unsigned int            bi_done;        /* number of bytes completed */
 44 
 45         unsigned int            bi_bvec_done;   /* number of bytes completed in
 46                                                    current bvec */
 47 };       

        bio_vec结构体用来描述与这个bio请求对应的所有的内存,它可能不总是在一个页面里面,因此需要一个向量,向量中的每个元素实际是一个[page,offset,len],我们一般也称它为一个片段

30 struct bio_vec { 
 31         struct page     *bv_page;
 32         unsigned int    bv_len;
 33         unsigned int    bv_offset;
 34 };  

bio、bvec_iter 以及 bio_vec 这三个结构体之间的关系如图

3.7 blk_mq_tag_set

        该结构体是块设备多队列支持的核心,提供了管理请求标签的必要信息和功能,使得设备能够高效地处理并发 I/O 操作

77 struct blk_mq_tag_set {
 78         unsigned int            *mq_map;
 79         const struct blk_mq_ops *ops;
 80         unsigned int            nr_hw_queues; 
 81         unsigned int            queue_depth;    /* max hw supported */
 82         unsigned int            reserved_tags;
 83         unsigned int            cmd_size;       /* per-request extra data */
 84         int                     numa_node;
 85         unsigned int            timeout;
 86         unsigned int            flags;          /* BLK_MQ_F_* */
 87         void                    *driver_data;
 88 
 89         struct blk_mq_tags      **tags;
 90 
 91         struct mutex            tag_list_lock;
 92         struct list_head        tag_list;
 93 };

unsigned int *mq_map: 指向用于映射请求到队列的数组,帮助管理请求分发。

const struct blk_mq_ops *ops: 指向操作集的指针,定义了与标签相关的操作,如请求分配和释放。

unsigned int nr_hw_queues: 表示硬件支持的队列数量,用于配置和优化并发操作。

unsigned int queue_depth: 硬件支持的最大队列深度,定义了每个队列可以同时处理的请求数。

unsigned int reserved_tags: 保留的标签数量,用于特殊用途或特定条件下的请求处理。

unsigned int cmd_size: 每个请求额外数据的大小,用于存储与请求相关的附加信息。

int numa_node: NUMA节点信息,帮助优化内存访问以提高性能。

unsigned int timeout: 请求超时时间,指定请求等待响应的最长时间。

unsigned int flags: 标志位,使用 BLK_MQ_F_* 宏定义,以配置标签集合的行为。

void *driver_data: 指向驱动程序特定数据的指针,可以存储额外的上下文信息。

struct blk_mq_tags **tags: 指向存储标签信息的数组,管理多个请求标签。

struct mutex tag_list_lock: 互斥锁,用于保护标签列表的并发访问,确保线程安全。

struct list_head tag_list: 链表头,用于维护标签列表,便于管理和遍历。

3.8 blk_mq_ops

        struct blk_mq_ops 是一个用于定义块设备(block device)驱动程序的操作集合的结构体,这些操作涉及到请求队列的管理和处理。

120 struct blk_mq_ops {
121         /*
122          * Queue request
123          */
124         queue_rq_fn             *queue_rq;
125 
126         /*
127          * Reserve budget before queue request, once .queue_rq is
128          * run, it is driver's responsibility to release the
129          * reserved budget. Also we have to handle failure case
130          * of .get_budget for avoiding I/O deadlock.
131          */
132         get_budget_fn           *get_budget;
133         put_budget_fn           *put_budget;
134 
135         /*
136          * Called on request timeout
137          */
138         timeout_fn              *timeout;
139 
140         /*
141          * Called to poll for completion of a specific tag.
142          */
143         poll_fn                 *poll;
144 
145         softirq_done_fn         *complete;
146 
147         /*
148          * Called when the block layer side of a hardware queue has been
149          * set up, allowing the driver to allocate/init matching structures.
150          * Ditto for exit/teardown.
151          */
152         init_hctx_fn            *init_hctx;
153         exit_hctx_fn            *exit_hctx;
154 
155         /*
156          * Called for every command allocated by the block layer to allow
157          * the driver to set up driver specific data.
158          *
159          * Tag greater than or equal to queue_depth is for setting up
160          * flush request.
161          *
162          * Ditto for exit/teardown.
163          */
164         init_request_fn         *init_request;
165         exit_request_fn         *exit_request;
166         /* Called from inside blk_get_request() */
167         void (*initialize_rq_fn)(struct request *rq);
168 
169         /*
170          * Called before freeing one request which isn't completed yet,
171          * and usually for freeing the driver private data
172          */
173         cleanup_rq_fn           *cleanup_rq;
174 
175         map_queues_fn           *map_queues;
176 
177 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
178         /*
179          * Used by the debugfs implementation to show driver-specific
180          * information about a request.
181          */
182         void (*show_rq)(struct seq_file *m, struct request *rq);
183 #endif
184 };

queue_rq_fn * queue_rq:

描述: 指向一个函数,该函数负责将请求(request)排入队列。它是块设备处理 I/O 请求的核心函数。

get_budget_fn * get_budget:

描述: 在提交请求之前,用于获取预算(budget)。它允许驱动在处理请求之前预留资源。

put_budget_fn * put_budget:

描述: 用于释放先前保留的预算,确保资源被正确管理。

timeout_fn * timeout:

描述: 当请求超时时调用的函数,通常用于处理超时情况下的清理或错误处理。

poll_fn * poll:

描述: 用于轮询特定标签的请求完成情况的函数。

softirq_done_fn * complete:

描述: 当请求处理完成时调用的函数,用于通知系统。

init_hctx_fn * init_hctx:

描述: 在硬件上下文(hardware context)设置完成后调用的函数,驱动可以在此分配和初始化相关的数据结构。

exit_hctx_fn * exit_hctx:

描述: 当硬件上下文被销毁时调用的函数,负责清理和释放资源。

init_request_fn * init_request:

描述: 每次分配请求时调用的函数,允许驱动设置特定的数据。

exit_request_fn * exit_request:

描述: 在请求处理完成后调用的函数,负责清理和释放与请求相关的资源。

void (*initialize_rq_fn)(struct request *rq):

描述: 在获取请求(request)时调用的函数,通常用于初始化请求的状态或数据。

cleanup_rq_fn * cleanup_rq:

描述: 在请求未完成时被调用,通常用于释放驱动专用的数据。

map_queues_fn * map_queues:

描述: 用于映射队列的函数,可能用于复杂的多队列场景。

3 相关函数

3.1 注册注销块设备

3.1.1 register_blkdev

函数原型

int register_blkdev(unsigned int major, const char *name)

参数

unsigned int major

指定主设备号。主设备号是用于区分不同类型设备的标识符。

const char *name

设备的名称,通常是在 /dev 目录下显示的名称。

返回值

int

成功:主设备号 失败:负数

功能

将一个块设备注册到内核,使其能够被用户空间访问。块设备是支持随机访问的数据存储设备,如硬盘、闪存等。注册后,内核会将设备名称与主设备号关联,这样用户空间程序就可以通过设备名称访问这个块设备

 343 int register_blkdev(unsigned int major, const char *name)
 344 {
 345         struct blk_major_name **n, *p;
 346         int index, ret = 0;
 347 
 348         mutex_lock(&block_class_lock);
 349 
 350         /* temporary */
 351         if (major == 0) {
 352                 for (index = ARRAY_SIZE(major_names)-1; index > 0; index--) {
 353                         if (major_names[index] == NULL)
 354                                 break;
 355                 }
 356 
 357                 if (index == 0) {
 358                         printk("register_blkdev: failed to get major for %s\n",
 359                                name);
 360                         ret = -EBUSY;
 361                         goto out;
 362                 }
 363                 major = index;
 364                 ret = major;
 365         }
 366 
 367         if (major >= BLKDEV_MAJOR_MAX) {
 368                 pr_err("register_blkdev: major requested (%u) is greater than the maximum (%u) for %s\n",
 369                        major, BLKDEV_MAJOR_MAX-1, name);
 370 
 371                 ret = -EINVAL;
 372                 goto out;
 373         }
 374 
 375         p = kmalloc(sizeof(struct blk_major_name), GFP_KERNEL);
 376         if (p == NULL) {
 377                 ret = -ENOMEM;
 378                 goto out;
 379         }
 380 
 381         p->major = major;
 382         strlcpy(p->name, name, sizeof(p->name));
 383         p->next = NULL;
 384         index = major_to_index(major);
 385 
 386         for (n = &major_names[index]; *n; n = &(*n)->next) {
 387                 if ((*n)->major == major)
 388                         break;
 389         }
 390         if (!*n)
 391                 *n = p;
 392         else
 393                 ret = -EBUSY;
 394 
 395         if (ret < 0) {
 396                 printk("register_blkdev: cannot get major %u for %s\n",
 397                        major, name);
 398                 kfree(p);
 399         }
 400 out:
 401         mutex_unlock(&block_class_lock);
 402         return ret;
 403 }

3.1.2 unregister_blkdev

函数原型

void unregister_blkdev(unsigned int major, const char *name)

参数

unsigned int major

指定主设备号。主设备号是用于区分不同类型设备的标识符。

const char *name

设备的名称,通常是在 /dev 目录下显示的名称。

返回值

功能

从内核中注销先前注册的块设备。它通过主设备号和设备名称找到对应的设备,并将其从设备列表中移除。

407 void unregister_blkdev(unsigned int major, const char *name)
 408 {
 409         struct blk_major_name **n;
 410         struct blk_major_name *p = NULL;
 411         int index = major_to_index(major);
 412 
 413         mutex_lock(&block_class_lock);
 414         for (n = &major_names[index]; *n; n = &(*n)->next)
 415                 if ((*n)->major == major)
 416                         break;
 417         if (!*n || strcmp((*n)->name, name)) {
 418                 WARN_ON(1);
 419         } else {
 420                 p = *n;
 421                 *n = p->next;
 422         }
 423         mutex_unlock(&block_class_lock);
 424         kfree(p);
 425 }

3.2 gendisk 结构体操作

3.2.1 alloc_disk

函数原型

#define alloc_disk(minors) alloc_disk_node(minors, NUMA_NO_NODE)

参数

int minors

次设备号数量,也就是 gendisk 对应的分区数量

返回值

struct gendisk *

成功:返回申请到的 gendisk,失败:NULL

功能

用于分配一个新的块设备(gendisk)结构体

#define alloc_disk(minors) alloc_disk_node(minors, NUMA_NO_NODE)

655 #define alloc_disk_node(minors, node_id)                                \
656 ({                                                                      \
657         static struct lock_class_key __key;                             \
658         const char *__name;                                             \
659         struct gendisk *__disk;                                         \
660                                                                         \
661         __name = "(gendisk_completion)"#minors"("#node_id")";           \
662                                                                         \
663         __disk = __alloc_disk_node(minors, node_id);                    \
664                                                                         \
665         if (__disk)                                                     \
666                 lockdep_init_map(&__disk->lockdep_map, __name, &__key, 0); \
667                                                                         \
668         __disk;                                                         \
669 })
1438 struct gendisk *__alloc_disk_node(int minors, int node_id)
1439 {
1440         struct gendisk *disk;
1441         struct disk_part_tbl *ptbl;
1442 
1443         if (minors > DISK_MAX_PARTS) {
1444                 printk(KERN_ERR
1445                         "block: can't allocate more than %d partitions\n",
1446                         DISK_MAX_PARTS);
1447                 minors = DISK_MAX_PARTS;
1448         }
1449 
1450         disk = kzalloc_node(sizeof(struct gendisk), GFP_KERNEL, node_id);
1451         if (disk) {
1452                 if (!init_part_stats(&disk->part0)) {
1453                         kfree(disk);
1454                         return NULL;
1455                 }
1456                 init_rwsem(&disk->lookup_sem);
1457                 disk->node_id = node_id;
1458                 if (disk_expand_part_tbl(disk, 0)) {
1459                         free_part_stats(&disk->part0);
1460                         kfree(disk);
1461                         return NULL;
1462                 }
1463                 ptbl = rcu_dereference_protected(disk->part_tbl, 1);
1464                 rcu_assign_pointer(ptbl->part[0], &disk->part0);
1465 
1466                 /*
1467                  * set_capacity() and get_capacity() currently don't use
1468                  * seqcounter to read/update the part0->nr_sects. Still init
1469                  * the counter as we can read the sectors in IO submission
1470                  * patch using seqence counters.
1471                  *     
1472                  * TODO: Ideally set_capacity() and get_capacity() should be
1473                  * converted to make use of bd_mutex and sequence counters.
1474                  */
1475                 seqcount_init(&disk->part0.nr_sects_seq);
1476                 if (hd_ref_init(&disk->part0)) {
1477                         hd_free_part(&disk->part0);
1478                         kfree(disk);
1479                         return NULL;
1480                 }
1481 
1482                 disk->minors = minors;
1483                 rand_initialize_disk(disk);
1484                 disk_to_dev(disk)->class = &block_class;
1485                 disk_to_dev(disk)->type = &disk_type;
1486                 device_initialize(disk_to_dev(disk));
1487         }
1488         return disk;
1489 }

3.2.2 set_capacity

函数原型

void set_capacity(struct gendisk *disk, sector_t size)

参数

struct gendisk *disk

指向 gendisk 结构体的指针,表示要设置容量的块设备

sector_t size

表示设备的总容量,以扇区为单位。块设备中最小的可寻址单元是扇区,一个扇区一般是 512 字节,有些设备的物理扇区可能不是 512 字节。不管物理扇区是多少,内核和块设备驱动之间的扇区都是 512 字节

返回值

功能

设置块设备(gendisk 结构体)容量

460 static inline void set_capacity(struct gendisk *disk, sector_t size)
461 {
462         disk->part0.nr_sects = size;
463 }

3.2.3 add_disk

函数原型

void add_disk(struct gendisk *disk)

参数

struct gendisk *disk

指向 gendisk 结构体的指针,代表要添加的块设备

返回值

功能

将给定的块设备(gendisk)添加到设备模型中

421 static inline void add_disk(struct gendisk *disk)
422 {
423         device_add_disk(NULL, disk);
424 }
 730 void device_add_disk(struct device *parent, struct gendisk *disk)
 731 {
 732         __device_add_disk(parent, disk, true);
 733 }

672 static void __device_add_disk(struct device *parent, struct gendisk *disk,
 673                               bool register_queue)
 674 {
 675         dev_t devt;
 676         int retval;
 677 
 678         /* minors == 0 indicates to use ext devt from part0 and should
 679          * be accompanied with EXT_DEVT flag.  Make sure all
 680          * parameters make sense.
 681          */
 682         WARN_ON(disk->minors && !(disk->major || disk->first_minor));
 683         WARN_ON(!disk->minors &&
 684                 !(disk->flags & (GENHD_FL_EXT_DEVT | GENHD_FL_HIDDEN)));
 685 
 686         disk->flags |= GENHD_FL_UP;
 687 
 688         retval = blk_alloc_devt(&disk->part0, &devt);
 689         if (retval) {
 690                 WARN_ON(1);
 691                 return;
 692         }
 693         disk->major = MAJOR(devt);
 694         disk->first_minor = MINOR(devt);
 695 
 696         disk_alloc_events(disk);
 697 
 698         if (disk->flags & GENHD_FL_HIDDEN) {
 699                 /*
 700                  * Don't let hidden disks show up in /proc/partitions,
 701                  * and don't bother scanning for partitions either.
 702                  */
 703                 disk->flags |= GENHD_FL_SUPPRESS_PARTITION_INFO;
 704                 disk->flags |= GENHD_FL_NO_PART_SCAN;
 705         } else {
 706                 int ret;
 707 
 708                 /* Register BDI before referencing it from bdev */
 709                 disk_to_dev(disk)->devt = devt;
 710                 ret = bdi_register_owner(disk->queue->backing_dev_info,
 711                                                 disk_to_dev(disk));
 712                 WARN_ON(ret);
 713                 blk_register_region(disk_devt(disk), disk->minors, NULL,
 714                                     exact_match, exact_lock, disk);
 715         }
 716         register_disk(parent, disk);
 717         if (register_queue)
 718                 blk_register_queue(disk);
 719 
 720         /*
 721          * Take an extra ref on queue which will be put on disk_release()
 722          * so that it sticks around as long as @disk is there.
 723          */
 724         WARN_ON_ONCE(!blk_get_queue(disk->queue));
 725 
 726         disk_add_events(disk);
 727         blk_integrity_add(disk);
 728 }

3.2.4 del_gendisk

函数原型

void del_gendisk(struct gendisk *disk)

参数

struct gendisk *disk

指向 gendisk 结构体的指针,代表要删除的块设备

返回值

功能

用于删除块设备(gendisk 结构体)

742 void del_gendisk(struct gendisk *disk)
 743 {
 744         struct disk_part_iter piter;
 745         struct hd_struct *part;
 746 
 747         blk_integrity_del(disk);
 748         disk_del_events(disk);
 749 
 750         /*
 751          * Block lookups of the disk until all bdevs are unhashed and the
 752          * disk is marked as dead (GENHD_FL_UP cleared).
 753          */
 754         down_write(&disk->lookup_sem);
 755         /* invalidate stuff */
 756         disk_part_iter_init(&piter, disk,
 757                              DISK_PITER_INCL_EMPTY | DISK_PITER_REVERSE);
 758         while ((part = disk_part_iter_next(&piter))) {
 759                 invalidate_partition(disk, part->partno);
 760                 bdev_unhash_inode(part_devt(part));
 761                 delete_partition(disk, part->partno);
 762         }
 763         disk_part_iter_exit(&piter);
 764 
 765         invalidate_partition(disk, 0);
 766         bdev_unhash_inode(disk_devt(disk));
 767         set_capacity(disk, 0);
 768         disk->flags &= ~GENHD_FL_UP;
 769         up_write(&disk->lookup_sem);
 770 
 771         if (!(disk->flags & GENHD_FL_HIDDEN))
 772                 sysfs_remove_link(&disk_to_dev(disk)->kobj, "bdi");
 773         if (disk->queue) {
 774                 /*
 775                  * Unregister bdi before releasing device numbers (as they can
 776                  * get reused and we'd get clashes in sysfs).
 777                  */
 778                 if (!(disk->flags & GENHD_FL_HIDDEN))
 779                         bdi_unregister(disk->queue->backing_dev_info);
 780                 blk_unregister_queue(disk);
 781         } else {
 782                 WARN_ON(1);
 783         }
 784 
 785         if (!(disk->flags & GENHD_FL_HIDDEN))
 786                 blk_unregister_region(disk_devt(disk), disk->minors);
 787         /*
 788          * Remove gendisk pointer from idr so that it cannot be looked up
 789          * while RCU period before freeing gendisk is running to prevent
 790          * use-after-free issues. Note that the device number stays
 791          * "in-use" until we really free the gendisk.
 792          */
 793         blk_invalidate_devt(disk_devt(disk));
 794 
 795         kobject_put(disk->part0.holder_dir);
 796         kobject_put(disk->slave_dir);
 797 
 798         part_stat_set_all(&disk->part0, 0);
 799         disk->part0.stamp = 0;
 800         if (!sysfs_deprecated)
 801                 sysfs_remove_link(block_depr, dev_name(disk_to_dev(disk)));
 802         pm_runtime_set_memalloc_noio(disk_to_dev(disk), false);
 803         device_del(disk_to_dev(disk));
 804 }

3.3 块设备 I/O 请求

3.3.1 blk_mq_alloc_tag_set

函数原型

int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)

参数

struct blk_mq_tag_set *set

指向块设备标签集的结构体指针,包含了与请求标签相关的信息,比如锁、调度策略等。这个结构体定义了如何管理并发请求,以及如何分配和回收请求标签。

返回值

int

成功:0 失败:负数

功能

初始化和分配一个标签集合,这个集合用于管理并发请求的标识符(标签),以支持多队列的块设备操作。

2785 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2786 {
2787         int ret;
2788 
2789         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
2790 
2791         if (!set->nr_hw_queues)
2792                 return -EINVAL;
2793         if (!set->queue_depth)
2794                 return -EINVAL;
2795         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
2796                 return -EINVAL;
2797 
2798         if (!set->ops->queue_rq)
2799                 return -EINVAL;
2800 
2801         if (!set->ops->get_budget ^ !set->ops->put_budget)
2802                 return -EINVAL;
2803 
2804         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
2805                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
2806                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
2807                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
2808         }
2809 
2810         /* 
2811          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
2812          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
2813          * 64 tags to prevent using too much memory.
2814          */
2815         if (is_kdump_kernel()) {
2816                 set->nr_hw_queues = 1;
2817                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
2818         }
2819         /*
2820          * There is no use for more h/w queues than cpus.
2821          */
2822         if (set->nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
2823                 set->nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
2824 
2825         set->tags = kcalloc_node(nr_cpu_ids, sizeof(struct blk_mq_tags *),
2826                                  GFP_KERNEL, set->numa_node);
2827         if (!set->tags)
2828                 return -ENOMEM;
2829 
2830         ret = -ENOMEM;
2831         set->mq_map = kcalloc_node(nr_cpu_ids, sizeof(*set->mq_map),
2832                                    GFP_KERNEL, set->numa_node);
2833         if (!set->mq_map)
2834                 goto out_free_tags;
2835 
2836         ret = blk_mq_update_queue_map(set);
2837         if (ret)
2838                 goto out_free_mq_map;
2839 
2840         ret = blk_mq_alloc_rq_maps(set);
2841         if (ret)
2842                 goto out_free_mq_map;
2843 
2844         mutex_init(&set->tag_list_lock);
2845         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
2846 
2847         return 0;
2848 
2849 out_free_mq_map:
2850         kfree(set->mq_map);
2851         set->mq_map = NULL;
2852 out_free_tags:
2853         kfree(set->tags);
2854         set->tags = NULL;
2855         return ret;
2856 }

3.3.2 blk_mq_free_tag_set

函数原型

void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)

参数

struct blk_mq_tag_set *set

指向块设备标签集的结构体指针,包含了与请求标签相关的信息,比如锁、调度策略等。这个结构体定义了如何管理并发请求,以及如何分配和回收请求标签。

返回值

功能

Linux 内核中用于释放块设备标签集的函数。这个函数的主要作用是清理和释放与 blk_mq_tag_set 结构相关联的资源,以防止内存泄漏和保持系统的稳定性。

2859 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2860 {
2861         int i;
2862 
2863         for (i = 0; i < nr_cpu_ids; i++)
2864                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
2865 
2866         kfree(set->mq_map);
2867         set->mq_map = NULL;
2868 
2869         kfree(set->tags);
2870         set->tags = NULL;
2871 }

3.3.3 blk_mq_init_queue

函数原型

struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)

参数

struct blk_mq_tag_set *set

指向块设备标签集的结构体指针,包含了与请求标签相关的信息,比如锁、调度策略等。这个结构体定义了如何管理并发请求,以及如何分配和回收请求标签。

返回值

struct request_queue *

指向初始化后的请求队列的指针;如果初始化失败,则返回 NULL。

功能

linux 内核中用于初始化块设备的请求队列的函数,特别是针对多队列(multi-queue)块层的实现。这个函数主要用于设置和准备一个新的请求队列,以便能够接收和处理来自上层的 I/O 请求。

2496 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
2497 {      
2498         struct request_queue *uninit_q, *q;
2499        
2500         uninit_q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node, NULL);
2501         if (!uninit_q)
2502                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2503 
2504         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q);
2505         if (IS_ERR(q))
2506                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
2507 
2508         return q;
2509 }      

3.3.4 blk_cleanup_queue

函数原型

void blk_cleanup_queue(struct request_queue *q)

参数

struct request_queue *q

指向请求队列的指针,该队列用于管理对块设备的请求

返回值

功能

Linux 内核中用于清理请求队列的函数。它的主要作用是释放与请求队列相关的资源,以便在不再需要该队列时进行清理

757 void blk_cleanup_queue(struct request_queue *q)
 758 {
 759         spinlock_t *lock = q->queue_lock;
 760 
 761         /* mark @q DYING, no new request or merges will be allowed afterwards */
 762         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
 763         blk_set_queue_dying(q);
 764         spin_lock_irq(lock);
 765 
 766         /*
 767          * A dying queue is permanently in bypass mode till released.  Note
 768          * that, unlike blk_queue_bypass_start(), we aren't performing
 769          * synchronize_rcu() after entering bypass mode to avoid the delay
 770          * as some drivers create and destroy a lot of queues while
 771          * probing.  This is still safe because blk_release_queue() will be
 772          * called only after the queue refcnt drops to zero and nothing,
 773          * RCU or not, would be traversing the queue by then.
 774          */
 775         q->bypass_depth++;
 776         queue_flag_set(QUEUE_FLAG_BYPASS, q);
 777 
 778         queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, q);
 779         queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOXMERGES, q);
 780         queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DYING, q);
 781         spin_unlock_irq(lock);
 782         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
 783 
 784         /*
 785          * Drain all requests queued before DYING marking. Set DEAD flag to
 786          * prevent that q->request_fn() gets invoked after draining finished.
 787          */
 788         blk_freeze_queue(q);
 789 
 790         rq_qos_exit(q);
 791 
 792         spin_lock_irq(lock);
 793         queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DEAD, q);
 794         spin_unlock_irq(lock);
 795 
 796         /*
 797          * make sure all in-progress dispatch are completed because
 798          * blk_freeze_queue() can only complete all requests, and
 799          * dispatch may still be in-progress since we dispatch requests
 800          * from more than one contexts.
 801          *
 802          * We rely on driver to deal with the race in case that queue
 803          * initialization isn't done.
 804          */
 805         if (q->mq_ops && blk_queue_init_done(q))
 806                 blk_mq_quiesce_queue(q);
 807 
 808         /* for synchronous bio-based driver finish in-flight integrity i/o */
 809         blk_flush_integrity();
 810 
 811         /* @q won't process any more request, flush async actions */
 812         del_timer_sync(&q->backing_dev_info->laptop_mode_wb_timer);
 813         blk_sync_queue(q);
 814 
 815         /*
 816          * I/O scheduler exit is only safe after the sysfs scheduler attribute
 817          * has been removed.
 818          */
 819         WARN_ON_ONCE(q->kobj.state_in_sysfs);
 820 
 821         blk_exit_queue(q);
 822 
 823         if (q->mq_ops)
 824                 blk_mq_exit_queue(q);
 825 
 826         percpu_ref_exit(&q->q_usage_counter);
 827 
 828         spin_lock_irq(lock);
 829         if (q->queue_lock != &q->__queue_lock)
 830                 q->queue_lock = &q->__queue_lock;
 831         spin_unlock_irq(lock);
 832 
 833         /* @q is and will stay empty, shutdown and put */
 834         blk_put_queue(q);
 835 }

3.4 请求 request

3.4.1 blk_mq_start_request

函数原型

void blk_mq_start_request(struct request *rq)

参数

struct request *rq

指向待处理请求的指针。该请求结构体包含了有关 I/O 操作的信息,如操作类型、目标设备、数据缓冲区等

返回值

功能

Linux 内核中用于开始处理块设备请求的函数。它主要用于标记一个请求为正在处理状态,并触发相关的处理流程,以确保请求能够被正确地调度和执行。

630 void blk_mq_start_request(struct request *rq)
 631 {       
 632         struct request_queue *q = rq->q;
 633 
 634         blk_mq_sched_started_request(rq);
 635         
 636         trace_block_rq_issue(q, rq);
 637 
 638         if (test_bit(QUEUE_FLAG_STATS, &q->queue_flags)) {
 639                 rq->io_start_time_ns = ktime_get_ns();
 640 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_THROTTLING_LOW
 641                 rq->throtl_size = blk_rq_sectors(rq);
 642 #endif  
 643                 rq->rq_flags |= RQF_STATS; 
 644                 rq_qos_issue(q, rq);
 645         }       
 646         
 647         WARN_ON_ONCE(blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE);
 648 
 649         blk_add_timer(rq);
 650         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IN_FLIGHT);
 651         
 652         if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq)) {
 653                 /*
 654                  * Make sure space for the drain appears.  We know we can do
 655                  * this because max_hw_segments has been adjusted to be one
 656                  * fewer than the device can handle.
 657                  */
 658                 rq->nr_phys_segments++;
 659         }
 660 }

3.4.1 blk_mq_end_request

函数原型

void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error)

参数

struct request *rq

指向已处理请求的指针。该请求结构体包含了关于 I/O 操作的各种信息。

blk_status_t error

表示请求执行结果的状态码。它指示请求是成功还是失败,通常会传递一个错误代码或状态值。

返回值

功能

Linux 内核中用于结束块设备请求的函数。它在请求处理完成后被调用,用于更新请求状态并进行必要的清理工作。

542 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error)
 543 {       
 544         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
 545                 BUG();
 546         __blk_mq_end_request(rq, error);
 547 }     

520 inline void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error)
 521 {
 522         u64 now = ktime_get_ns();
 523         
 524         if (rq->rq_flags & RQF_STATS) {
 525                 blk_mq_poll_stats_start(rq->q);
 526                 blk_stat_add(rq, now);
 527         }
 528 
 529         blk_account_io_done(rq, now);
 530 
 531         if (rq->end_io) {
 532                 rq_qos_done(rq->q, rq);
 533                 rq->end_io(rq, error);
 534         } else {
 535                 if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 536                         blk_mq_free_request(rq->next_rq);
 537                 blk_mq_free_request(rq);
 538         }       
 539 }

3.5 数据操作

3.5.1 bio_data

函数原型

void *bio_data(struct bio *bio)

参数

struct bio *bio

指向 bio 结构体的指针。bio 结构体用于描述一次块 I/O 操作,包括请求的数据位置、长度、数据缓冲区等信息。

返回值

功能

Linux 内核中用于获取块 I/O 操作(即 bio 结构体)中数据缓冲区的指针的函数。它提供了一种方便的方式来访问与特定 I/O 操作相关联的数据

124 static inline void *bio_data(struct bio *bio)
125 {
126         if (bio_has_data(bio))
127                 return page_address(bio_page(bio)) + bio_offset(bio);
128 
129         return NULL;
130 }

3.5.2 rq_data_dir

函数原型

#define rq_data_dir(rq) (op_is_write(req_op(rq)) ? WRITE : READ)

参数

struct request *rq

指向待处理请求的指针。该请求结构体包含了有关 I/O 操作的信息,如操作类型、目标设备、数据缓冲区等

返回值

WRITE 或者 READ

功能

确定给定请求(request)是读取操作还是写入操作。这个宏在块设备的 I/O 请求处理中非常有用,特别是在进行读写操作时。

771 #define rq_data_dir(rq)         (op_is_write(req_op(rq)) ? WRITE : READ)

386 #define req_op(req)             ((req)->cmd_flags & REQ_OP_MASK)

396 static inline bool op_is_write(unsigned int op)
397 {
398         return (op & 1);
399 }

4 实验

4.1 代码

#include <linux/module.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/kernel.h>	
#include <linux/slab.h>		
#include <linux/fs.h>		
#include <linux/errno.h>	
#include <linux/types.h>	
#include <linux/fcntl.h>	
#include <linux/hdreg.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/vmalloc.h>
#include <linux/genhd.h>
#include <linux/blk-mq.h>
#include <linux/buffer_head.h>	
#include <linux/bio.h>

#define RAMDISK_SIZE	(2 * 1024 * 1024) 	/* 容量大小为2MB */
#define RAMDISK_NAME	"ramdisk"			/* 名字 */
#define RADMISK_MINOR	3					/* 表示有三个磁盘分区!不是次设备号为3!*/

/* ramdisk设备结构体 */
struct ramdisk_dev{
	int major;						/* 主设备号 					  */
	unsigned char *ramdiskbuf;		/* ramdisk内存空间,用于模拟块设备 */
	struct gendisk *gendisk; 		/* gendisk 						  */
	struct request_queue *queue;	/* 请求队列 					  */
	struct blk_mq_tag_set tag_set; 	/* blk_mq_tag_set 				  */
	spinlock_t lock;				/* 自旋锁 						  */
};

struct ramdisk_dev *ramdisk = NULL;		/* ramdisk设备指针 */

/*
 * @description	: 处理传输过程
 * @param-req 	: 请求
 * @return 		: 0,成功;其它表示失败
 */
static int ramdisk_transfer(struct request *req)
{	
	unsigned long start = blk_rq_pos(req) << 9;  	/* blk_rq_pos获取到的是扇区地址,左移9位转换为字节地址 */
	unsigned long len  = blk_rq_cur_bytes(req);		/* 大小   */
	

	/* bio中的数据缓冲区
	 * 读:从磁盘读取到的数据存放到buffer中
	 * 写:buffer保存这要写入磁盘的数据
	 */
	void *buffer = bio_data(req->bio);		
	
	if(rq_data_dir(req) == READ) 		/* 读数据 */	
		memcpy(buffer, ramdisk->ramdiskbuf + start, len);
	else if(rq_data_dir(req) == WRITE) 	/* 写数据 */
		memcpy(ramdisk->ramdiskbuf + start, buffer, len);
		
	return 0;

}

/*
 * @description	: 开始处理传输数据的队列
 * @hctx 		: 硬件相关的队列结构体
 * @bd			: 数据相关的结构体
 * @return 		: 0,成功;其它值为失败
 */
static blk_status_t _queue_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, const struct blk_mq_queue_data* bd)
{
	struct request *req = bd->rq; /* 通过bd获取到request队列*/
	struct ramdisk_dev *dev = req->rq_disk->private_data;
	int ret;
	
	blk_mq_start_request(req);    /* 开启处理队列 */
	spin_lock(&dev->lock);		  
	ret = ramdisk_transfer(req);  /* 处理数据 */
	blk_mq_end_request(req, ret); /* 结束处理队列 */
	spin_unlock(&dev->lock);
	
	return BLK_STS_OK;
	
}
/*
 * 队列操作函数
 */
static struct blk_mq_ops mq_ops = {
    .queue_rq = _queue_rq,
};

int ramdisk_open(struct block_device *dev, fmode_t mode)
{
	printk("ramdisk open\r\n");
	return 0;
}

void ramdisk_release(struct gendisk *disk, fmode_t mode)
{
	printk("ramdisk release\r\n");
}

/*
 * @description		: 获取磁盘信息
 * @param - dev 	: 块设备
 * @param - geo 	: 模式
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
int ramdisk_getgeo(struct block_device *dev, struct hd_geometry *geo)
{
	/* 这是相对于机械硬盘的概念 */
	geo->heads = 2;			/* 磁头 */
	geo->cylinders = 32;	/* 柱面 */
	geo->sectors = RAMDISK_SIZE / (2 * 32 *512); /* 一个磁道上的扇区数量 */
	return 0;
}

/* 
 * 块设备操作函数 
 */
static struct block_device_operations ramdisk_fops =
{
	.owner	 = THIS_MODULE,
	.open	 = ramdisk_open,
	.release = ramdisk_release,
	.getgeo  = ramdisk_getgeo,
};

/*
 * @description	: 初始化队列相关操作
 * @set		 	: blk_mq_tag_set对象
 * @return 		: request_queue的地址
 */
static struct request_queue * create_req_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
{
	struct request_queue *q;

#if 0

/*
 *这里是使用了blk_mq_init_sq_queue 函数
 *进行初始化的。
 */
	q = blk_mq_init_sq_queue(set, &mq_ops, 2, BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE);
	
#else
	int ret;
	
	memset(set, 0, sizeof(*set));
	set->ops = &mq_ops;		//操作函数
    set->nr_hw_queues = 2;	//硬件队列
    set->queue_depth = 2;	//队列深度
	set->numa_node = NUMA_NO_NODE;//numa节点
	set->flags =  BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE; //标记在bio下发时需要合并

	ret = blk_mq_alloc_tag_set(set); //使用函数进行再次初始化
	if (ret) {
		printk(KERN_WARNING "sblkdev: unable to allocate tag set\n");
		return ERR_PTR(ret);
	}
	
	q = blk_mq_init_queue(set); //分配请求队列
	if(IS_ERR(q)) {
		blk_mq_free_tag_set(set);
		return q;
	}
#endif

	return q;
}

/*
 * @description	: 创建块设备,为应用层提供接口。
 * @set		 	: ramdisk_dev对象
 * @return 		: 0,表示成功;其它值为失败
 */
static int create_req_gendisk(struct ramdisk_dev *set)
{
	struct ramdisk_dev *dev = set;

	/* 1、分配并初始化 gendisk */
    dev->gendisk = alloc_disk(RADMISK_MINOR);
	if(dev == NULL)
		return -ENOMEM;
	
	/* 2、添加(注册)disk */
	dev->gendisk->major = ramdisk->major; /* 主设备号 */
	dev->gendisk->first_minor = 0;		  /* 起始次设备号 */
	dev->gendisk->fops = &ramdisk_fops;	  /* 操作函数 */
	dev->gendisk->private_data = set;	  /* 私有数据 */
	dev->gendisk->queue = dev->queue;	  /* 请求队列 */
	sprintf(dev->gendisk->disk_name, RAMDISK_NAME); /* 名字 */
	set_capacity(dev->gendisk, RAMDISK_SIZE/512);	/* 设备容量(单位为扇区)*/
	add_disk(dev->gendisk);
	return 0;
}

static int __init ramdisk_init(void)
{
	int ret = 0;
	struct ramdisk_dev * dev;
	printk("ramdisk init\r\n");
	
	/* 1、申请内存 */
	dev = kzalloc(sizeof(*dev), GFP_KERNEL);
	if(dev == NULL) {
		return -ENOMEM;
	}
	
	dev->ramdiskbuf = kmalloc(RAMDISK_SIZE, GFP_KERNEL);
	if(dev->ramdiskbuf == NULL) {
		printk(KERN_WARNING "dev->ramdiskbuf: vmalloc failure.\n");
		return -ENOMEM;
	}
	ramdisk = dev;
	
	/* 2、初始化自旋锁 */
	spin_lock_init(&dev->lock);

	/* 3、注册块设备 */
	dev->major = register_blkdev(0, RAMDISK_NAME); /* 由系统自动分配主设备号 */
	if(dev->major < 0) {
		goto register_blkdev_fail;
	}
	
	/* 4、创建多队列 */
	dev->queue = create_req_queue(&dev->tag_set);
	if(dev->queue == NULL) {
		goto create_queue_fail;
	}
	
	/* 5、创建块设备 */
	ret = create_req_gendisk(dev);
	if(ret < 0)
		goto create_gendisk_fail;
	
    return 0;

create_gendisk_fail:
	blk_cleanup_queue(dev->queue);
	blk_mq_free_tag_set(&dev->tag_set);
create_queue_fail:
	unregister_blkdev(dev->major, RAMDISK_NAME);
register_blkdev_fail:
	kfree(dev->ramdiskbuf);
	kfree(dev);
	return -ENOMEM;
}

static void __exit ramdisk_exit(void)
{
	
	printk("ramdisk exit\r\n");
	/* 释放gendisk */
	del_gendisk(ramdisk->gendisk);
	put_disk(ramdisk->gendisk);

	/* 清除请求队列 */
	blk_cleanup_queue(ramdisk->queue);
	
	/* 释放blk_mq_tag_set */
	blk_mq_free_tag_set(&ramdisk->tag_set);
	
	/* 注销块设备 */
	unregister_blkdev(ramdisk->major, RAMDISK_NAME);

	/* 释放内存 */
	kfree(ramdisk->ramdiskbuf);
	kfree(ramdisk);
}

module_init(ramdisk_init);
module_exit(ramdisk_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ALIENTEK");
MODULE_INFO(intree, "Y");

4.2 操作

加载驱动:insmod ramdisk_withrequest_test.ko

console:/data # insmod ramdisk_withrequest_test.ko                             
[  916.610832] ramdisk init
[  916.613432] ramdisk open
[  916.613718] ramdisk release
[  916.613758] type=1400 audit(1727152399.923:65): avc: denied { create } for comm="kdevtmpfs" name="ramdisk" scontext=u:r:kernel:s0 tcontext=u:object_r:device:s0 tclass=blk_file permissive=1
[  916.614331] type=1400 audit(1727152399.923:66): avc: denied { setattr } for comm="kdevtmpfs" name="ramdisk" dev="devtmpfs" ino=38456 scontext=u:r:kernel:s0 tcontext=u:object_r:device:s0 tclass=blk_file permissive=1
console:/data # 

cat /proc/partitions,可以看到ramdisk的信息

console:/dev/block # cat /proc/partitions
major minor  #blocks  name

   1        0       8192 ram0
   1        1       8192 ram1
   1        2       8192 ram2
   1        3       8192 ram3
   1        4       8192 ram4
   1        5       8192 ram5
   1        6       8192 ram6
   1        7       8192 ram7
   1        8       8192 ram8
   1        9       8192 ram9
   1       10       8192 ram10
   1       11       8192 ram11
   1       12       8192 ram12
   1       13       8192 ram13
   1       14       8192 ram14
   1       15       8192 ram15
 254        0    1952508 zram0
 179        0   30535680 mmcblk2
 179        1       4096 mmcblk2p1
 179        2       4096 mmcblk2p2
 179        3       4096 mmcblk2p3
 179        4       4096 mmcblk2p4
 179        5       4096 mmcblk2p5
 179        6       1024 mmcblk2p6
 179        7      73728 mmcblk2p7
 179        8      98304 mmcblk2p8
 179        9     393216 mmcblk2p9
 179       10     393216 mmcblk2p10
 179       11      16384 mmcblk2p11
 179       12       1024 mmcblk2p12
 179       13    3186688 mmcblk2p13
 179       14   26347488 mmcblk2p14
 253        0    1589636 dm-0
 253        1     120540 dm-1
 253        2     201604 dm-2
 253        3     208704 dm-3
 253        4        608 dm-4
 253        5   26347488 dm-5
   8        0   30720000 sda
   8        4   30719872 sda4
 252        0       2048 ramdisk
console:/dev/block # 

ls /dev/block

console:/data # ls /dev/block/                                             
by-name  loop10  loop5         mmcblk2p1   mmcblk2p5  ram11  ram6
dm-0     loop11  loop6         mmcblk2p10  mmcblk2p6  ram12  ram7
dm-1     loop12  loop7         mmcblk2p11  mmcblk2p7  ram13  ram8
dm-2     loop13  loop8         mmcblk2p12  mmcblk2p8  ram14  ram9
dm-3     loop14  loop9         mmcblk2p13  mmcblk2p9  ram15  ramdisk
dm-4     loop15  mapper        mmcblk2p14  platform   ram2   sda
dm-5     loop2   mmcblk2       mmcblk2p2   ram0       ram3   sda4
loop0    loop3   mmcblk2boot0  mmcblk2p3   ram1       ram4   vold
loop1    loop4   mmcblk2boot1  mmcblk2p4   ram10      ram5   zram0
console:/data # 
console:/data # ls /dev/block/ramdisk -l                                       
brw------- 1 root root 252,   0 2024-09-23 09:24 /dev/block/ramdisk
console:/data # 

挂载:mount /dev/block/ramdisk disk/

1|console:/data # mount /dev/block/ramdisk disk/                               
[224737.460103] ramdisk open
[224737.460238] ramdisk release
[224737.460275] ramdisk open
[224737.460316] ramdisk release
[224737.460348] ramdisk open
[224737.460389] ramdisk release
[224737.460420] ramdisk open
[224737.460480] ramdisk relemount: /dev/block/ramdisk: need -ta
se
[224737.460552] ramdisk open
[224737.460599] ramdisk release
[221|console:/data # 4737.460637] ramdisk open
[224737.461348] ramdisk release
[224737.461398] ramdisk open
[224737.461424] ramdisk release
[224737.461456] ramdisk open
[224737.461589] ramdisk release
[224737.461627] ramdisk open
[224737.461689] F2FS-fs (ramdisk): Magic Mismatch, valid(0xf2f52010) - read(0xffffffff)
[224737.461704] F2FS-fs (ramdisk): Can't find valid F2FS filesystem in 1th superblock
[224737.461724] F2FS-fs (ramdisk): Magic Mismatch, valid(0xf2f52010) - read(0xffffffff)
[224737.461738] F2FS-fs (ramdisk): Can't find valid F2FS filesystem in 2th superblock
[224737.461758] ramdisk release

1|console:/data # 

格式化:mke2fs /dev/block/ramdisk

127|console:/data # mke2fs /dev/block/ramdisk                                  
mke2fs 1.45.4 (23-Sep-2019)
[225588.883514] ramdisk open
[225588.883552] ramdisk release
[225588.883644] ramdisk open
/dev/block/ramdisk contains a ext4 file system
[225588.884440] ramdisk release
[225588.884578] ramdisk open
        created on Mon Sep 23 09:38:55 2024
Proceed anyway? (y,N) [225588.885256] ramdisk release
y
[225596.336292] ramdisk open
[225596.336323] ramdisk release
[225596.336338] ramdisk open
[225596.336353] ramdisk releaCreating filesystem with 2048 1k blsocks and 256 inodes

                       s: done    

[2255W9r6i.t3ing inode tables: 36415] ramdisk open
[225done                        5    
96.336426] ramdisk release
[225596.336438] ramdisk open
[225596.336447] ramdisk release
[225596.3365Writing superblocks and filesystem accounting information: 19] ramdisk open
[225596.341289] ramdisk release
done

console:/data #

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学生网上选课系统设计与实现 摘 要 传统办法管理信息首先需要花费的时间比较多&#xff0c;其次数据出错率比较高&#xff0c;而且对错误的数据进行更改也比较困难&#xff0c;最后&#xff0c;检索数据费事费力。因此&#xff0c;在计算机上安装学生网上选课系统软件来发挥其…

托盘检测系统源码分享

托盘检测检测系统源码分享 [一条龙教学YOLOV8标注好的数据集一键训练_70全套改进创新点发刊_Web前端展示] 1.研究背景与意义 项目参考AAAI Association for the Advancement of Artificial Intelligence 项目来源AACV Association for the Advancement of Computer Vision …

两数之和、三数之和、四数之和

目录 两数之和 题目链接 题目描述 思路分析 代码实现 三数之和 题目链接 题目描述 思路分析 代码实现 四数之和 题目链接 题目描述 思路分析 代码实现 两数之和 题目链接 LCR 179. 查找总价格为目标值的两个商品 - 力扣&#xff08;LeetCode&#xff09; 题目…

牛客周赛 Round 61 (C++实现)

比赛链接&#xff1a;牛客竞赛_ACM/NOI/CSP/CCPC/ICPC算法编程高难度练习赛_牛客竞赛OJ (nowcoder.com) 文章目录 1.致十年后的我们1.1 题目描述1.2 思路1.3 代码 2.简单图形问题2.1 题目描述2.2 思路2.3 代码 3. 小红的机器人构造3.1 题目描述3.2 思路3.2.1 问题13.2.2 问题23…

力扣 中等 1901.寻找峰值II

文章目录 题目介绍题解 题目介绍 题解 需要明白一个事实&#xff1a;从任意一个点出发&#xff0c;可以经过一个递增路径&#xff0c;找到一个极大值点。 求出一行的最大值&#xff0c;如果这行最大值比上面的要小&#xff0c;那峰值&#xff08;之一&#xff09;就会在上面 …

最具成长潜力奖!2024中国互联网发展创新与投资大赛(深圳)落幕,爱加密载誉而归!

近日&#xff0c;由中央网信办信息化发展局、广东省委网信办指导&#xff0c;中国互联网发展基金会、中国互联网投资基金、深圳市委网信办联合主办的2024中国互联网发展创新与投资大赛&#xff08;深圳&#xff09;正式落幕。 本次大赛共有508个项目报名参赛&#xff0c;经过4个…

springboot中的异步任务

在springboot项目中可以通过EnableAsyncAsync的方式简化异步操作&#xff0c;下文使用springboot:3.2.1 源码分析 若一个bean中的公共方法上标注了Async&#xff0c;在系统启动时&#xff0c;会给这个类创建一个代理对象&#xff0c;并将该代理对象作为bean注册到spring容器中 …

PyTorch 模型调试与故障排除指南

在当代深度学习领域&#xff0c;PyTorch 已成为开发和训练神经网络的主要框架之一。然而随着模型复杂度的增加和数据规模的扩大&#xff0c;开发者常常面临各种调试和优化挑战。本文旨在为 PyTorch 开发者提供一个全面的调试指南&#xff0c;涵盖从基础概念到高级技术的广泛内容…

2024双11买什么东西比较好?2024双十一好物推荐

双十一各种爆款商品&#xff0c;打折商品非常多&#xff0c;容易让人挑花眼也容易落入消费主义的陷阱&#xff0c;买回家后发现并不实用&#xff0c;甚至可能是自己平常生活中根本用不上的东西&#xff01;即使是打折活动也要在购买前考虑一下自己是否需要&#xff0c;在日常生…

DAMODEL——创建云实例与部署深度学习模型的详细指南

使用 DAMODEL 控制台创建云实例与部署深度学习模型的详细指南 本文将逐步介绍如何使用 DAMODEL 控制台创建云实例、配置 SSH 密钥、上传与下载数据集、以及基于 UNet 网络进行眼底血管分割的完整流程。此指南适用于需要在云端进行深度学习训练的用户&#xff0c;提供详细的操作…

YOLOv10改进,YOLOv10主干网络替换为FasterNet(全网独发手把手教学,助力涨点)

摘要 近年来,许多研究致力于减少浮点运算(FLOPs)以加速神经网络。然而,我们观察到这种FLOPs的减少并不一定能带来相应的延迟减少。这主要是由于运算每秒浮点运算数(FLOPS)效率低下,尤其是在频繁的内存访问(如深度卷积)时。为了解决这一问题,提出了一种新的部分卷积(…