Linux noop io 调度算法分析

定义了一个elevator_noop的调度器类型：

static struct elevator_type elevator_noop = {
	.ops = {
		.elevator_merge_req_fn		= noop_merged_requests,//查询一个request，用于将bio并入
		.elevator_dispatch_fn		= noop_dispatch,//将noop调度器链表中最前面的请求取出，分派给块设备的请求队列
		.elevator_add_req_fn		= noop_add_request,//将一个新request加入noop调度器链表的尾部
		.elevator_queue_empty_fn	= noop_queue_empty,//判断noop调度器链表中是否存在请求
		.elevator_former_req_fn		= noop_former_request,//在noop调度器链表中，获取指定请求的前一个请求
		.elevator_latter_req_fn		= noop_latter_request,//在noop调度器链表中，获取指定请求的后一个请求
		.elevator_init_fn		= noop_init_queue,
		.elevator_exit_fn		= noop_exit_queue,
	},
	.elevator_name = "noop",
	.elevator_owner = THIS_MODULE,
};

定义了一个管理noop调度器的数据结构：

struct noop_data {
	struct list_head queue;
};

只有一个成员queue，其实就是noop中维护的一个fifo（先进先出）链表的链表头，当io请求过来了，就会被加入到这个链表的尾部。

在链表前面的才会被移到块设备的请求队列(request_queue)中。我们来看看关键的两个函数。

static void noop_add_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
{
struct noop_data *nd = q->elevator->elevator_data;
list_add_tail(&rq->queuelist, &nd->queue);
}

看到了list_add_tail了吧，这里就将请求加入到链表的尾部。

再来看看请求是如何从noop调度器的fifo链表移动到块设备的请求队列(request_queue)中的

static int noop_dispatch(struct request_queue *q, int force)
{
 struct noop_data *nd = q->elevator->elevator_data;

 if (!list_empty(&nd->queue)) //调度器链表中有请求
 {
  struct request *rq;
  rq = list_entry(nd->queue.next, struct request, queuelist);//获取调度器链表中的第一个请求
  list_del_init(&rq->queuelist);//将该请求从调度器链表中删除
  /*
  将该请求发往块设备的请求队列request_queue
  并通过request需要访问的起始地址，将该请求插入到块设备请求队列的适当位置
  */
  elv_dispatch_sort(q, rq);
  return 1;
 }
 return 0;
}

同样很简单 rq =
list_entry(nd->queue.next, struct request, queuelist);

这个list_entry宏是根据当前的链表节点找到对应的对象。其实质是container_of()宏，内核中大量使用这个宏，可以说它是内核的基础。

如果你之前接触过驱动，那么对这个宏肯定不陌生。

这个对象的类型是由第二参数决定的，这个节点在对象结构体中的名字是由第三个参数决定的，那么第一个参数就是要处理的节点了。

为什么是queue.next呢？因为queue是头(head)，它的下一个(next)才是链表的第一个节点(node)。

list_del_init(&rq->queuelist);

将刚才找到的节点(node)从链表中删掉，为什么呢？因为这个即将进入块设备的request_queue，得让第二节点变成第一个，否则后面的请求就永无翻身之日了。

elv_dispatch_sort(q, rq);

相信大家已经知道这个函数是将刚才取出的第一个rq放入到块设备的请求队列(request_queue)中。

好了，noop就是这么简单。

附：2.6.32版本下noop的完整代码加注释

struct noop_data {
	struct list_head queue;
};

//将合并后多余的那个请求给删除
static void noop_merged_requests(struct request_queue *q, struct request *rq,
				 struct request *next)
{
	list_del_init(&next->queuelist);
}

//将noop调度器中首结点对应的请求发往块设备的请求队列request_queue
static int noop_dispatch(struct request_queue *q, int force)
{
	struct noop_data *nd = q->elevator->elevator_data;

	if (!list_empty(&nd->queue)) {//调度器链表中有请求
		struct request *rq;
		rq = list_entry(nd->queue.next, struct request, queuelist);//获取调度器链表中的第一个请求
		list_del_init(&rq->queuelist);//将该请求从调度器链表中删除
		/*
		将该请求发往块设备的请求队列request_queue
		并通过request需要访问的起始地址，将该请求插入到块设备请求队列的适当位置
		*/
		elv_dispatch_sort(q, rq);
		return 1;
	}
	return 0;
}

//将请求加入调度器链表的尾部
static void noop_add_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
{
	struct noop_data *nd = q->elevator->elevator_data;

	list_add_tail(&rq->queuelist, &nd->queue);
}

//判断调度器链表中是否没有请求
static int noop_queue_empty(struct request_queue *q)
{
	struct noop_data *nd = q->elevator->elevator_data;

	return list_empty(&nd->queue);
}

//在调度器链表中，获取请求rq的前一个请求
static struct request *
noop_former_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
{
	struct noop_data *nd = q->elevator->elevator_data;

	if (rq->queuelist.prev == &nd->queue)//如果该请求rq已经是第一个请求，则返回NULL
		return NULL;
	/*
	通过内嵌的双向链表结构获取request的地址
	该list_head结点的起始地址 + list_head成员在request结构中的偏移地址 = request的起始地址
	*/
	return list_entry(rq->queuelist.prev, struct request, queuelist);
}

//在调度器链表中，获取请求rq的下一个请求
static struct request *
noop_latter_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
{
	struct noop_data *nd = q->elevator->elevator_data;

	if (rq->queuelist.next == &nd->queue)
		return NULL;
	return list_entry(rq->queuelist.next, struct request, queuelist);
}

static void *noop_init_queue(struct request_queue *q)
{
	struct noop_data *nd;

	nd = kmalloc_node(sizeof(*nd), GFP_KERNEL, q->node);
	if (!nd)
		return NULL;
	INIT_LIST_HEAD(&nd->queue);
	return nd;
}

static void noop_exit_queue(struct elevator_queue *e)
{
	struct noop_data *nd = e->elevator_data;

	BUG_ON(!list_empty(&nd->queue));
	kfree(nd);
}

static struct elevator_type elevator_noop = {
	.ops = {
		.elevator_merge_req_fn		= noop_merged_requests,//查询一个request，用于将bio并入
		.elevator_dispatch_fn		= noop_dispatch,//将调度器的链表中最前面的元素取出，分派给块设备的请求队列
		.elevator_add_req_fn		= noop_add_request,//将一个新request加入noop调度器链表的尾部
		.elevator_queue_empty_fn	= noop_queue_empty,//判断noop调度器链表中是否存在请求
		.elevator_former_req_fn		= noop_former_request,//在noop调度器链表中，获取指定请求的前一个请求
		.elevator_latter_req_fn		= noop_latter_request,//在noop调度器链表中，获取指定请求的后一个请求
		.elevator_init_fn		= noop_init_queue,
		.elevator_exit_fn		= noop_exit_queue,
	},
	.elevator_name = "noop",
	.elevator_owner = THIS_MODULE,
};

static int __init noop_init(void)
{
	elv_register(&elevator_noop);

	return 0;
}

static void __exit noop_exit(void)
{
	elv_unregister(&elevator_noop);
}

module_init(noop_init);
module_exit(noop_exit);

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