2015-04-12 Lover雪儿
记得以前三月份就开始学习块设备，但是一直弄不出来，今天我们接着以前写的块设备驱动，抱着坚定的信心把它实现．
今天，我们再内存中申请一片内存，模拟作为块设备，程序如下：
程序一：简单的一个小程序
1.定义gendisk结构体与request_queue请求队列结构体，以及file-operation结构体
gendisk结构体，主要是用于定义与内核，硬件有关的一些重要信息，还有就是，告诉内核定义请求队列的结构体以及操作函数的结构体。
请求队列：主要是提供读写能力，实现读写请求的存储，然后自己调用do_rambloc_request函数来实现读写操作。
操作函数：如字符设备的操作函数一样，不过此处的操作函数暂时不需定义任何函数，但是必须要有.MODULE属性，否则会报错
2.入口函数实现
如图所示，在入口函数中主要包含了以下几个操作。
1)：分般gendisk结构体，并且设备此设备个数为16个
2)：分配、初始化队列，并且指定队列读写函数do_ramblock_request函数。
3)：设置以下虚拟块设备的一些属性，包括主设备号，次设备号，名字，操作函数，队列，设备容量等。
4)：最后就是注册gendisk结构体。
3.读写函数实现
一些都准备就绪之后，当用户对虚拟块设备发出请求时，系统会调用读写函数do_ramblock_request来实现读写功能。但是刚开始，还是简单点，所以此处，我们的函数主要的功能就是打印信息，告诉我们是否进入了这个读写函数。
4.出口函数实现
和入口函数相反，出口函数主要负责的就是释放前面申请的内存，反注册前面注册的一些信息。
5.程序测试
加载成功：
附上驱动程序ramblock1：
1 /* 参考
2 * drivers\block\xd.c
3 * drivers\block\z2ram.c
4 */
5 #include <linux/module.h>
6 #include <linux/errno.h>
7 #include <linux/interrupt.h>
8 #include <linux/mm.h>
9 #include <linux/fs.h>
10 #include <linux/kernel.h>
11 #include <linux/timer.h>
12 #include <linux/genhd.h>
13 #include <linux/hdreg.h>
14 #include <linux/ioport.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/wait.h>
17 #include <linux/blkdev.h>
18 #include <linux/blkpg.h>
19 #include <linux/delay.h>
20 #include <linux/io.h>
21
22 #include <asm/system.h>
23 #include <asm/uaccess.h>
24 #include <asm/dma.h>
25
26 static struct gendisk *ramblock_disk; //定义gendisk结构体
27 static struct request_queue *ramblock_queue; //定义请求队列结构体
28 static DEFINE_SPINLOCK(ramblock_lock); //定义一个自旋锁
29 static int major; //主设备号
30 #define RAMBLOCK_SIZE (1024*1024) //块设备的容量
31
32
33 //file_operation结构体
34 static struct block_device_operations ramblock_fops ={
35 .owner = THIS_MODULE,
36 };
37
38 //读写处理函数
39 static void do_ramblock_request(struct request_queue *q)
40 {
41 static int cnt = 0;
42 struct request *req;
43
44 printk("enter do_ramblock_request %d\n",++cnt);
45
46 req = blk_fetch_request(q);
47 while(req){
48 printk("enter while req %d\n",++cnt);
49 break;
50 }
51
52 __blk_end_request_cur(req, 0);
53 printk("leave do_ramblock_request %d\n",++cnt);
54 }
55
56 static int ramblock_init(void)
57 {
58 printk("ramblock_init\n");
59 /* 1.分配一个gendisk结构体 */
60 ramblock_disk = alloc_disk(16); //次设备号个数：分区个数，若为1的话，则意思是只有一个分区
61
62 /* 2.设置 */
63 /* 2.1 分配/设置队列：函数do_ramblock_request提供读写能力 */
64 ramblock_queue = blk_init_queue(do_ramblock_request, &ramblock_lock);
65
66 /* 2.2 设置其他属性：比如容量 */
67 major = register_blkdev(0,"ramblock"); //cat /proc/device 动态申请一个主设备号
68
69 ramblock_disk->major = major; //主设备号
70 ramblock_disk->first_minor = 0; //第一个次设备号
71 sprintf(ramblock_disk->disk_name, "ramblock");
72 ramblock_disk->fops = &ramblock_fops; //操作函数
73 ramblock_disk->queue = ramblock_queue; //队列
74 set_capacity(ramblock_disk,RAMBLOCK_SIZE/512); //设置容量,以扇区为单位
75
76 /* 3.注册 */
77 add_disk(ramblock_disk);
78
79 return 0;
80 }
81
82 static void ramblock_exit(void)
83 {
84 printk("ramblock_exit\n");
85 unregister_blkdev(major, "ramblock"); //卸载主设备号
86 del_gendisk(ramblock_disk);
87 put_disk(ramblock_disk);
88 blk_cleanup_queue(ramblock_queue);
89 }
90
91 module_init(ramblock_init);
92 module_exit(ramblock_exit);
93 MODULE_LICENSE("GPL");
ramblock1.c
程序二：增加读写方向，实现挂载等功能
接着前面实现的驱动程序，我们来在它的基础是来实现读写功能以及挂载等功能，
1.分配、释放申请内存
很明显，实现读写的话，那必要要有内存来存储，所以我们必须要入口函数中增加申请内粗的函数。
既然在入口函数中申请了内存，自然就要在出口函数中实现释放内存的操作。
2.在读写函数中实现读写操作。
由于2.6内核的改动，读写函数中的一些对象的名称有点不太一样，不过总体的思路还是一模一样的。参考内核中其他代码的读写函数，
1）：实现引入请求队列，并且遍历请求队列
2）：当请求队列为真的时候，计算出请求队列的起始地址及长度
3）：通过其实地址和长度判读请求是否有效是否超出内存
4）：如果以上都通过之后，接下来就是关键了，判断读写方向，接着实现内存的memcpy
5）：读写成功后，调用__blk_end_request_cur来返回读写成功与否
3.程序测试
加载驱动：
读写测试：
4.往开发板中增加mkfs命令
接下来就是使用使用mkfs来格式化，但是发现imx257开发板自带的2.6内核里面没有mkfs的命令．
解决办法：使用busybox来创建一个根文件，然后从那个根文件系统中把mkfs命令拷贝到开发板的sbin目录下，就可以了，步骤如下：
1.首先下载busybox-1.23.1.tar.bz2
2.编译busybox
2.1配置busybox
执行命令：make menuconfig ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi-
Busybox Settings ---> //BusyBox的通用配置，一般采用默认值即可。
---Applets
Archival Utilities ---> //压缩、解压缩相关工具。
Coreutils ---> //最基本的命令，如cat、cp、ls等。
Console Utilities ---> //控制台相关命令。
Debian Utilities ---> //Debian操作系统相关命令。
Editors ---> //编辑工具，如vi、awk、sed等。
Finding Utilities ---> //查找工具，如find、grep、xargs。
Init Utilities ---> //BusyBox init相关命令。
Login/Password Management Utilities ---> //登陆、用户账号/密码等方面的命令。
Linux Ext2 FS Progs ---> //ext2文件系统的一些工具。
Linux Module Utilities ---> //加载/卸载模块等相关的命令。
Linux System Utilities ---> //一些系统命令。
Miscellaneous Utilities ---> //一些不好分类的命令，如crond、crontab。
Networking Utilities ---> //网络相关的命令和工具。
Print Utilities ---> //print spool服务及相关工具。
Mail Utilities ---> //mail相关命令。
Process Utilities ---> //进程相关命令，如ps、kill等。
Runit Utilities ---> //runit程序。
Shells ---> //shell程序。
System Logging Utilities ---> //系统日志相关工具，如syslogd、klogd。
2.2创建文件系统目录
2.2.1.创建文件系统的目录
1 #mkdir /home/study/nfs_home/rootfs_imx257/ 2 #cd /nfs_home/rootfs_imx25 3 #mkdir bin dev etc lib sbin proc sys var mnt tmp usr 4 #mkdir usr/bin usr/lib usr/sbin lib/modules
2.2.2.创建设备节点
#cd dev/ #mknod -m 666 console c 5 1 #mknod -m 666 null c 1 3
2.3配置选项
必须选中和修改的项: 1."Build Busybox as a static binary(no share libs)" 2."Don‘t use /usr" 3."cross compiler prefix"--------->arm-none-linux-gnueabi- 4."Busybox Installation prefix"--->/home/study/nfs_home/rootfs_imx257/ ****注意此处为你的文件系统目录的路径 (1选择的是静态连接库的方式，如果不选就是使用动态连接库的方式) (采用动态连接库的方式，在lib目录中添加应用程序所需的库文件) (Archival Utilities-->gzip这个选项一定不能掉)
找不到的话可以按下/进行搜索．
如图所示：
2.4错误解决
2.4.1错误一
[email protected]雪:/home/study/nfs_home/system/busybox-1.23.1# make CC miscutils/ubi_tools.o miscutils/ubi_tools.c:67:26: error: mtd/ubi-user.h: No such file or directory miscutils/ubi_tools.c: In function ‘ubi_tools_main‘: miscutils/ubi_tools.c:106: error: ‘UBI_DEV_NUM_AUTO‘ undeclared (first use in this function) miscutils/ubi_tools.c:106: error: (Each undeclared identifier is reported only once miscutils/ubi_tools.c:106: error: for each function it appears in.) miscutils/ubi_tools.c:107: error: ‘UBI_VOL_NUM_AUTO‘ undeclared (first use in this function) miscutils/ubi_tools.c:114: error: field ‘attach_req‘ has incomplete type miscutils/ubi_tools.c:115: error: field ‘mkvol_req‘ has incomplete type miscutils/ubi_tools.c:116: error: field ‘rsvol_req‘ has incomplete type miscutils/ubi_tools.c:177: error: ‘UBI_IOCATT‘ undeclared (first use in this function) miscutils/ubi_tools.c:190: error: ‘UBI_IOCDET‘ undeclared (first use in this function) miscutils/ubi_tools.c:233: error: ‘UBI_DYNAMIC_VOLUME‘ undeclared (first use in this function) miscutils/ubi_tools.c:235: error: ‘UBI_STATIC_VOLUME‘ undeclared (first use in this function) miscutils/ubi_tools.c:238: error: ‘UBI_MAX_VOLUME_NAME‘ undeclared (first use in this function) miscutils/ubi_tools.c:243: error: ‘UBI_IOCMKVOL‘ undeclared (first use in this function) miscutils/ubi_tools.c:256: error: ‘UBI_IOCRMVOL‘ undeclared (first use in this function) miscutils/ubi_tools.c:274: error: ‘UBI_IOCRSVOL‘ undeclared (first use in this function) miscutils/ubi_tools.c:290: error: ‘UBI_IOCVOLUP‘ undeclared (first use in this function) scripts/Makefile.build:197: recipe for target ‘miscutils/ubi_tools.o‘ failed make[1]: *** [miscutils/ubi_tools.o] Error 1 Makefile:741: recipe for target ‘miscutils‘ failed make: *** [miscutils] Error 2
解决方法
拷贝linux内核中的ubi-user.h到busybox下的mtd目录中
mkdir ./include/mtd;cp ../linux-2.6.31/include/mtd/ubi-user.h ./include/mtd/
2.4.2错误二：
networking/udhcp/dhcpc.c: In function ‘udhcp_recv_raw_packet‘: networking/udhcp/dhcpc.c:852: error: invalid application of ‘sizeof‘ to incomplete type ‘struct tpacket_auxdata‘ networking/udhcp/dhcpc.c:915: error: ‘PACKET_AUXDATA‘ undeclared (first use in
解决方法：不要编译dhcp模块
2.5编译安装
配置好之后，运行编译命令：make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi-
安装入文件系统：make install
2.6 利用busybox的命令格式化
不必挂载文件系统，只需要利用nfs进入busybox创建的文件系统中，拷贝格式化的mkfs命令到/sbin/下，然后就可以开始格式化了
2.6.1格式化文件系统
3挂载文件系统到/mnt/blk/上
4读写测试：
建立一个hello.c文件
5退出/mnt/blk/目录之后，卸载/mnt/blk/，运行sync是为了同步读写，防止设备忙
6再次挂载，看看我们刚才建立的hello.c是否还在：可以发现，我们的文件还在，貌似成功了，嘿嘿
7.整体测试流程如下：
8.mount 过程错误解决
mount: mounting /dev/blkdev on /mnt/blk failed: Invalid argument
若你严格照着上面我的程序来写的，这个问题就不会出现，但如果程序是你本人自己写的，其他的步骤现象和我前面的一模一样，可以分区，可以写入，但是就是无法挂载：
一直显示错误，如下：
[email protected] /mnt/nfs/module/24_block_device# mount /dev/blkdev /mnt/blk do_ramblock_request READ 11 leave do_ramblock_request do_ramblock_request READ 12 leave do_ramblock_request do_ramblock_request READ 13 leave do_ramblock_request do_ramblock_request READ 14 leave do_ramblock_request mount: mounting /dev/blkdev on /mnt/blk failed: Invalid argument
可能的一个原因是：保存分配的内存指针格式错误．
当它的格式为下图时．就会出现上面的错误：
理论上，保存地址的数据类型用长整型是没错的，但是当你编译后记载驱动程序后，就会出现上面的问题，其他的都正常，就是不能挂载．
解决方法：
把long 改为char，如图所示：
再次编译加载挂载就可以了．
如果你碰到这种问题，那个我必须恭喜你了，这个问题非常的变态，经过多天的一句一句代码慢慢的调试，我才发现是数据类型错误导致的，所以遇到这种棘手的问题，千万不要去找大神，大神也是很难看出来的，唯一的解决办法就是，足够的耐心慢慢调试了。
附上驱动程序ramblock2.c
1 /* 参考
2 * drivers\block\xd.c
3 * drivers\block\z2ram.c
4 */
5 #include <linux/module.h>
6 #include <linux/errno.h>
7 #include <linux/interrupt.h>
8 #include <linux/mm.h>
9 #include <linux/fs.h>
10 #include <linux/kernel.h>
11 #include <linux/timer.h>
12 #include <linux/genhd.h>
13 #include <linux/hdreg.h>
14 #include <linux/ioport.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/wait.h>
17 #include <linux/blkdev.h>
18 #include <linux/blkpg.h>
19 #include <linux/delay.h>
20 #include <linux/io.h>
21
22 #include <asm/system.h>
23 #include <asm/uaccess.h>
24 #include <asm/dma.h>
25
26 #define DEVICE_NAME "ramblock"
27
28 static struct gendisk *ramblock_disk; //定义gendisk结构体
29 static struct request_queue *ramblock_queue; //定义请求队列结构体
30 static DEFINE_SPINLOCK(ramblock_lock); //定义一个自旋锁
31 static int major; //主设备号
32 #define RAMBLOCK_SIZE (1024*1024) //块设备的容量
33
34 static unsigned char *ramblock_buf; //内存的地址
35 #define RAMBLOCK_SIZE (1024*1024) //块设备的容量
36
37 //file_operation结构体
38 static struct block_device_operations ramblock_fops ={
39 .owner = THIS_MODULE,
40 };
41
42 //读写处理函数
43 static void do_ramblock_request(struct request_queue *q)
44 {
45 //static int r_cnt = 0;
46 //static int w_cnt = 0;
47 struct request *req;
48
49 //printk("enter do_ramblock_request %d\n",++cnt);
50 /*
51 req = blk_fetch_request(q);
52 while(req){
53 printk("enter while req %d\n",++cnt);
54 break;
55 }
56
57 __blk_end_request_cur(req, 0);
58 */
59
60 req = blk_fetch_request(q); //遍历请求队列
61 while (req) {
62 /* 开始实现读写操作
63 * 数据传输三要素： 源，目的，长度
64 * 源/目的
65 */
66 unsigned long start = blk_rq_pos(req) << 9; //起始地址
67 unsigned long len = blk_rq_cur_bytes(req); //长度
68 unsigned long offset = blk_rq_pos(req) << 9;
69 int err = 0;
70
71 //如果请求地址超出块的大小
72 if (start + len > RAMBLOCK_SIZE) {
73 printk( KERN_ERR DEVICE_NAME ": bad access: block=%lu, count=%u\n",
74 (unsigned long)blk_rq_pos(req), blk_rq_cur_sectors(req));
75 err = -EIO;
76 goto done;
77 }
78
79 //判断读写方向
80 if (rq_data_dir(req) == READ){
81 //printk("do_ramblock_request READ %d\n",++r_cnt);
82 memcpy(req->buffer, ramblock_buf+offset, len);
83 }else{
84 //printk("do_ramblock_request WRITE %d\n",++w_cnt);
85 memcpy(ramblock_buf+offset, req->buffer, len);
86 }
87 done:
88 if (!__blk_end_request_cur(req, err))
89 req = blk_fetch_request(q);
90 //读写完成后，返回，0成功，1失败
91 //__blk_end_request_cur(req, err); //0表示成功，1表示失败
92 }
93
94 //printk("leave do_ramblock_request \n");
95 }
96
97 static int ramblock_init(void)
98 {
99 printk("ramblock_init\n");
100 /* 1.分配一个gendisk结构体 */
101 ramblock_disk = alloc_disk(16); //次设备号个数：分区个数，若为1的话，则意思是只有一个分区
102
103 /* 2.设置 */
104 /* 2.1 分配/设置队列：函数do_ramblock_request提供读写能力 */
105 ramblock_queue = blk_init_queue(do_ramblock_request, &ramblock_lock);
106
107 /* 2.2 设置其他属性：比如容量 */
108 major = register_blkdev(0,DEVICE_NAME); //cat /proc/device 动态申请一个主设备号
109
110 ramblock_disk->major = major; //主设备号
111 ramblock_disk->first_minor = 0; //第一个次设备号
112 sprintf(ramblock_disk->disk_name, DEVICE_NAME);
113 ramblock_disk->fops = &ramblock_fops; //操作函数
114 ramblock_disk->queue = ramblock_queue; //队列
115 set_capacity(ramblock_disk,RAMBLOCK_SIZE/512); //设置容量,以扇区为单位
116
117 /* 3.硬件相关的操作 */
118 ramblock_buf = kzalloc(RAMBLOCK_SIZE,GFP_KERNEL); //申请内存
119
120 /* 4.注册 */
121 add_disk(ramblock_disk); //添加块
122
123
124 return 0;
125 }
126
127 static void ramblock_exit(void)
128 {
129 printk("ramblock_exit\n");
130 unregister_blkdev(major, DEVICE_NAME); //卸载主设备号
131 del_gendisk(ramblock_disk);
132 put_disk(ramblock_disk);
133 blk_cleanup_queue(ramblock_queue);
134
135 if(ramblock_buf)
136 kfree(ramblock_buf); //释放内存
137 }
138
139 module_init(ramblock_init);
140 module_exit(ramblock_exit);
141 MODULE_LICENSE("GPL");
142
143
144 /*
145
146 开发板测试：
147 1. insmod ramblock.ko
148 2. 格式化 mkext3 /dev/ramblock
149 3. 挂接 mount /dev/ramblock /tmp/block
150 4. 读写文件 cd /tmp/block; echo 1 > /tmp/block/1.txt
151 5. 卸载磁盘 unmount /dev/ramblock
152 6. 重新挂载，测试文件是否还在
153
154
155 2.6以上的的内核代码，对requst结构体有过更改。
156 请求队列结构体：
157 struct request {
158 struct list_head queuelist;
159 struct call_single_data csd;
160 int cpu;
161
162 struct request_queue *q;
163
164 unsigned int cmd_flags;
165 enum rq_cmd_type_bits cmd_type;
166 unsigned long atomic_flags;
167
168 / * the following two fields are internal, NEVER access directly * /
169 sector_t __sector; / * 源 sector cursor * /
170 unsigned int __data_len; / * 长度 total data len * /
171
172 struct bio *bio;
173 struct bio *biotail;
174
175 struct hlist_node hash; / * merge hash * /
176 / *
177 * The rb_node is only used inside the io scheduler, requests
178 * are pruned when moved to the dispatch queue. So let the
179 * completion_data share space with the rb_node.
180 * /
181 union {
182 struct rb_node rb_node; / * sort/lookup * /
183 void *completion_data;
184 };
185
186 */
ramblock2.c
程序三：兼容老式fdisk分区工具
如上图所示：当我们想对齐进行分区时，发现，无法进行分区，提示语为unknown valus for cylinders不知道扇区的值，所以，为了能够实现用fdisk进行分区，我们就必须在程序中模拟伪装扇区，利用block_device_opreations结构体中的getgeo函数来人工的造一些扇区信息给系统看．
struct block_device_operations {
int (*open) (struct block_device *, fmode_t);
int (*release) (struct gendisk *, fmode_t);
int (*locked_ioctl) (struct block_device *, fmode_t, unsigned, unsigned long);
int (*ioctl) (struct block_device *, fmode_t, unsigned, unsigned long);
int (*compat_ioctl) (struct block_device *, fmode_t, unsigned, unsigned long);
int (*direct_access) (struct block_device *, sector_t,
void **, unsigned long *);
int (*media_changed) (struct gendisk *);
unsigned long long (*set_capacity) (struct gendisk *,
unsigned long long);
int (*revalidate_disk) (struct gendisk *);
int (*getgeo)(struct block_device *, struct hd_geometry *); //伪造磁头，扇区，柱面等信息
struct module *owner;
};
测试结果：
分区成功：
附上驱动程序ramblock3.c
1 /* 参考
2 * drivers\block\xd.c
3 * drivers\block\z2ram.c
4 */
5 #include <linux/module.h>
6 #include <linux/errno.h>
7 #include <linux/interrupt.h>
8 #include <linux/mm.h>
9 #include <linux/fs.h>
10 #include <linux/kernel.h>
11 #include <linux/timer.h>
12 #include <linux/genhd.h>
13 #include <linux/hdreg.h>
14 #include <linux/ioport.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/wait.h>
17 #include <linux/blkdev.h>
18 #include <linux/blkpg.h>
19 #include <linux/delay.h>
20 #include <linux/io.h>
21
22 #include <asm/system.h>
23 #include <asm/uaccess.h>
24 #include <asm/dma.h>
25
26 #define DEVICE_NAME "ramblock"
27
28 static struct gendisk *ramblock_disk; //定义gendisk结构体
29 static struct request_queue *ramblock_queue; //定义请求队列结构体
30 static DEFINE_SPINLOCK(ramblock_lock); //定义一个自旋锁
31 static int major; //主设备号
32 #define RAMBLOCK_SIZE (1024*1024) //块设备的容量
33
34 static unsigned char *ramblock_buf; //内存的地址
35
36 //为了兼容fdisk老分区工具，我们还得伪装磁头等信息
37 static int ramblock_getgeo(struct block_device *bdev, struct hd_geometry *geo)
38 {
39 /* 容量 = header(面) * cylinders(环) * sectors(扇区) *512 */
40 geo->heads = 2; //假设有两面磁头
41 geo->cylinders = 32; //假设有32环
42 geo->sectors = RAMBLOCK_SIZE / geo->heads / geo->cylinders /512; //扇区数量
43
44 return 0;
45 }
46
47 //file_operation结构体
48 static struct block_device_operations ramblock_fops ={
49 .owner = THIS_MODULE,
50 .getgeo = ramblock_getgeo,
51 };
52
53 //读写处理函数
54 static void do_ramblock_request(struct request_queue *q)
55 {
56 //static int r_cnt = 0;
57 //static int w_cnt = 0;
58 struct request *req;
59
60 //printk("enter do_ramblock_request %d\n",++cnt);
61 /*
62 req = blk_fetch_request(q);
63 while(req){
64 printk("enter while req %d\n",++cnt);
65 break;
66 }
67
68 __blk_end_request_cur(req, 0);
69 */
70
71 req = blk_fetch_request(q); //遍历请求队列
72 while (req) {
73 /* 开始实现读写操作
74 * 数据传输三要素： 源，目的，长度
75 * 源/目的
76 */
77 unsigned long start = blk_rq_pos(req) << 9; //起始地址
78 unsigned long len = blk_rq_cur_bytes(req); //长度
79 unsigned long offset = blk_rq_pos(req) << 9;
80 int err = 0;
81
82 //如果请求地址超出块的大小
83 if (start + len > RAMBLOCK_SIZE) {
84 printk( KERN_ERR DEVICE_NAME ": bad access: block=%lu, count=%u\n",
85 (unsigned long)blk_rq_pos(req), blk_rq_cur_sectors(req));
86 err = -EIO;
87 goto done;
88 }
89
90 //判断读写方向
91 if (rq_data_dir(req) == READ){
92 //printk("do_ramblock_request READ %d\n",++r_cnt);
93 memcpy(req->buffer, ramblock_buf+offset, len);
94 }else{
95 //printk("do_ramblock_request WRITE %d\n",++w_cnt);
96 memcpy(ramblock_buf+offset, req->buffer, len);
97 }
98 done:
99 if (!__blk_end_request_cur(req, err))
100 req = blk_fetch_request(q);
101 //读写完成后，返回，0成功，1失败
102 //__blk_end_request_cur(req, err); //0表示成功，1表示失败
103 }
104
105 //printk("leave do_ramblock_request \n");
106 }
107
108 static int ramblock_init(void)
109 {
110 printk("ramblock_init\n");
111 /* 1.分配一个gendisk结构体 */
112 ramblock_disk = alloc_disk(16); //次设备号个数：分区个数，若为1的话，则意思是只有一个分区
113
114 /* 2.设置 */
115 /* 2.1 分配/设置队列：函数do_ramblock_request提供读写能力 */
116 ramblock_queue = blk_init_queue(do_ramblock_request, &ramblock_lock);
117
118 /* 2.2 设置其他属性：比如容量 */
119 major = register_blkdev(0,DEVICE_NAME); //cat /proc/device 动态申请一个主设备号
120
121 ramblock_disk->major = major; //主设备号
122 ramblock_disk->first_minor = 0; //第一个次设备号
123 sprintf(ramblock_disk->disk_name, DEVICE_NAME);
124 ramblock_disk->fops = &ramblock_fops; //操作函数
125 ramblock_disk->queue = ramblock_queue; //队列
126 set_capacity(ramblock_disk,RAMBLOCK_SIZE/512); //设置容量,以扇区为单位
127
128 /* 3.硬件相关的操作 */
129 ramblock_buf = kzalloc(RAMBLOCK_SIZE,GFP_KERNEL); //申请内存
130
131 /* 4.注册 */
132 add_disk(ramblock_disk); //添加块
133
134
135 return 0;
136 }
137
138 static void ramblock_exit(void)
139 {
140 printk("ramblock_exit\n");
141 unregister_blkdev(major, DEVICE_NAME); //卸载主设备号
142 del_gendisk(ramblock_disk);
143 put_disk(ramblock_disk);
144 blk_cleanup_queue(ramblock_queue);
145
146 if(ramblock_buf)
147 kfree(ramblock_buf); //释放内存
148 }
149
150 module_init(ramblock_init);
151 module_exit(ramblock_exit);
152 MODULE_LICENSE("GPL");
153
154
155 /*
156
157 开发板测试：
158 1. insmod ramblock.ko
159 2. 格式化 mkext3 /dev/ramblock
160 3. 挂接 mount /dev/ramblock /tmp/block
161 4. 读写文件 cd /tmp/block; echo 1 > /tmp/block/1.txt
162 5. 卸载磁盘 unmount /dev/ramblock
163 6. 重新挂载，测试文件是否还在
164
165
166 2.6以上的的内核代码，对requst结构体有过更改。
167 请求队列结构体：
168 struct request {
169 struct list_head queuelist;
170 struct call_single_data csd;
171 int cpu;
172
173 struct request_queue *q;
174
175 unsigned int cmd_flags;
176 enum rq_cmd_type_bits cmd_type;
177 unsigned long atomic_flags;
178
179 / * the following two fields are internal, NEVER access directly * /
180 sector_t __sector; / * 源 sector cursor * /
181 unsigned int __data_len; / * 长度 total data len * /
182
183 struct bio *bio;
184 struct bio *biotail;
185
186 struct hlist_node hash; / * merge hash * /
187 / *
188 * The rb_node is only used inside the io scheduler, requests
189 * are pruned when moved to the dispatch queue. So let the
190 * completion_data share space with the rb_node.
191 * /
192 union {
193 struct rb_node rb_node; / * sort/lookup * /
194 void *completion_data;
195 };
196
197 */
ramblock3.c
程序四：增加分配的内存
前面我们的程序是分配1M的内存，但是，如果我们想分配10M或者更大的内存，还能成功么，我们可以来尝试一下，如下图所示，分配10M：
编译，然后加载驱动程序：
很明显，如下图所示，加载驱动后，发现系统奔溃了．
为什么会这样呢，可以发现，我们上面的程序中使用的kzalloc来申请连续的物理内存，而恰恰我们imx257板子上本来就没有多大的内存，当申请失败，程序再运行下面的程序自然会导致系统奔溃．（此处也提醒我们再程序中一定要做好错误处理的代码，但是此处我们是学习，为了简单明了，就省略了错误处理的机制）．
此处，为了能够申请更大的内存，我们使用vmaloc来申请零散的内存
包含头文件：#include <linux/vmalloc.h>
修改完毕之后，我们来编译加载：
成功加载，并且格式化：
接下来，我们来挂载，并且查看一下他的内存是否为10M，从下图中我们发现确实是分配了10M的内存：
附上驱动程序ramblock4.c
1 /* 参考
2 * drivers\block\xd.c
3 * drivers\block\z2ram.c
4 */
5 #include <linux/module.h>
6 #include <linux/errno.h>
7 #include <linux/interrupt.h>
8 #include <linux/mm.h>
9 #include <linux/fs.h>
10 #include <linux/kernel.h>
11 #include <linux/timer.h>
12 #include <linux/genhd.h>
13 #include <linux/hdreg.h>
14 #include <linux/ioport.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/wait.h>
17 #include <linux/blkdev.h>
18 #include <linux/blkpg.h>
19 #include <linux/delay.h>
20 #include <linux/io.h>
21 #include <linux/vmalloc.h>
22
23 #include <asm/system.h>
24 #include <asm/uaccess.h>
25 #include <asm/dma.h>
26
27 #define DEVICE_NAME "ramblock"
28
29 static struct gendisk *ramblock_disk; //定义gendisk结构体
30 static struct request_queue *ramblock_queue; //定义请求队列结构体
31 static DEFINE_SPINLOCK(ramblock_lock); //定义一个自旋锁
32 static int major; //主设备号
33 #define RAMBLOCK_SIZE (10*1024*1024) //块设备的容量
34
35 static unsigned char *ramblock_buf; //内存的地址
36
37 //为了兼容fdisk老分区工具，我们还得伪装磁头等信息
38 static int ramblock_getgeo(struct block_device *bdev, struct hd_geometry *geo)
39 {
40 /* 容量 = header(面) * cylinders(环) * sectors(扇区) *512 */
41 geo->heads = 2; //假设有两面磁头
42 geo->cylinders = 32; //假设有32环
43 geo->sectors = RAMBLOCK_SIZE / geo->heads / geo->cylinders /512; //扇区数量
44
45 return 0;
46 }
47
48 //file_operation结构体
49 static struct block_device_operations ramblock_fops ={
50 .owner = THIS_MODULE,
51 .getgeo = ramblock_getgeo,
52 };
53
54 //读写处理函数
55 static void do_ramblock_request(struct request_queue *q)
56 {
57 //static int r_cnt = 0;
58 //static int w_cnt = 0;
59 struct request *req;
60
61 //printk("enter do_ramblock_request %d\n",++cnt);
62 /*
63 req = blk_fetch_request(q);
64 while(req){
65 printk("enter while req %d\n",++cnt);
66 break;
67 }
68
69 __blk_end_request_cur(req, 0);
70 */
71
72 req = blk_fetch_request(q); //遍历请求队列
73 while (req) {
74 /* 开始实现读写操作
75 * 数据传输三要素： 源，目的，长度
76 * 源/目的
77 */
78 unsigned long start = blk_rq_pos(req) << 9; //起始地址
79 unsigned long len = blk_rq_cur_bytes(req); //长度
80 unsigned long offset = blk_rq_pos(req) << 9;
81 int err = 0;
82
83 //如果请求地址超出块的大小
84 if (start + len > RAMBLOCK_SIZE) {
85 printk( KERN_ERR DEVICE_NAME ": bad access: block=%lu, count=%u\n",
86 (unsigned long)blk_rq_pos(req), blk_rq_cur_sectors(req));
87 err = -EIO;
88 goto done;
89 }
90
91 //判断读写方向
92 if (rq_data_dir(req) == READ){
93 //printk("do_ramblock_request READ %d\n",++r_cnt);
94 memcpy(req->buffer, ramblock_buf+offset, len);
95 }else{
96 //printk("do_ramblock_request WRITE %d\n",++w_cnt);
97 memcpy(ramblock_buf+offset, req->buffer, len);
98 }
99 done:
100 if (!__blk_end_request_cur(req, err))
101 req = blk_fetch_request(q);
102 //读写完成后，返回，0成功，1失败
103 //__blk_end_request_cur(req, err); //0表示成功，1表示失败
104 }
105
106 //printk("leave do_ramblock_request \n");
107 }
108
109 static int ramblock_init(void)
110 {
111 printk("ramblock_init\n");
112 /* 1.分配一个gendisk结构体 */
113 ramblock_disk = alloc_disk(16); //次设备号个数：分区个数，若为1的话，则意思是只有一个分区
114
115 /* 2.设置 */
116 /* 2.1 分配/设置队列：函数do_ramblock_request提供读写能力 */
117 ramblock_queue = blk_init_queue(do_ramblock_request, &ramblock_lock);
118
119 /* 2.2 设置其他属性：比如容量 */
120 major = register_blkdev(0,DEVICE_NAME); //cat /proc/device 动态申请一个主设备号
121
122 ramblock_disk->major = major; //主设备号
123 ramblock_disk->first_minor = 0; //第一个次设备号
124 sprintf(ramblock_disk->disk_name, DEVICE_NAME);
125 ramblock_disk->fops = &ramblock_fops; //操作函数
126 ramblock_disk->queue = ramblock_queue; //队列
127 set_capacity(ramblock_disk,RAMBLOCK_SIZE/512); //设置容量,以扇区为单位
128
129 /* 3.硬件相关的操作 */
130 //ramblock_buf = kzalloc(RAMBLOCK_SIZE,GFP_KERNEL); //申请内存
131 ramblock_buf = vmalloc(RAMBLOCK_SIZE); //申请内存
132
133 /* 4.注册 */
134 add_disk(ramblock_disk); //添加块
135
136
137 return 0;
138 }
139
140 static void ramblock_exit(void)
141 {
142 printk("ramblock_exit\n");
143 unregister_blkdev(major, DEVICE_NAME); //卸载主设备号
144 del_gendisk(ramblock_disk);
145 put_disk(ramblock_disk);
146 blk_cleanup_queue(ramblock_queue);
147
148 if(ramblock_buf)
149 // kfree(ramblock_buf); //释放内存
150 vfree(ramblock_buf); //释放内存
151 }
152
153 module_init(ramblock_init);
154 module_exit(ramblock_exit);
155 MODULE_LICENSE("GPL");
156
157
158 /*
159
160 开发板测试：
161 1. insmod ramblock.ko
162 2. 格式化 mkext3 /dev/ramblock
163 3. 挂接 mount /dev/ramblock /tmp/block
164 4. 读写文件 cd /tmp/block; echo 1 > /tmp/block/1.txt
165 5. 卸载磁盘 unmount /dev/ramblock
166 6. 重新挂载，测试文件是否还在
167
168
169 2.6以上的的内核代码，对requst结构体有过更改。
170 请求队列结构体：
171 struct request {
172 struct list_head queuelist;
173 struct call_single_data csd;
174 int cpu;
175
176 struct request_queue *q;
177
178 unsigned int cmd_flags;
179 enum rq_cmd_type_bits cmd_type;
180 unsigned long atomic_flags;
181
182 / * the following two fields are internal, NEVER access directly * /
183 sector_t __sector; / * 源 sector cursor * /
184 unsigned int __data_len; / * 长度 total data len * /
185
186 struct bio *bio;
187 struct bio *biotail;
188
189 struct hlist_node hash; / * merge hash * /
190 / *
191 * The rb_node is only used inside the io scheduler, requests
192 * are pruned when moved to the dispatch queue. So let the
193 * completion_data share space with the rb_node.
194 * /
195 union {
196 struct rb_node rb_node; / * sort/lookup * /
197 void *completion_data;
198 };
199
200 */
ramblock4.c
写到这儿，有没有发现其实也并不是想象中的这么难，有木有，明天我们就来实现一个真正的块设备驱动程序．加油！！！
时间： 2024-10-10 04:59:02