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admin · 2019-07-01

  

  读取硬盘数据到内存中,是操纵体例的一个底子性能。

  读取硬盘必要有块摆设驱动次序,而以文献的方法来读取则另有要再下面包一层文献体例。

  把读出来的数据放到内存,就触及到内存中缓冲区的统制。

  下面说的每一件事,都是一个很是宏壮的体制,咱们即日的作品一个都不开展讲,哈哈。

  咱们就讲讲,读取块摆设与内存缓冲区之间的桥梁,块摆设哀求项的初始化职责。

  咱们以 Linux 0.11 源码为例,呈现进入内核的 main 函数后未几,有如许一行代码。

  

voidmain(void){...blk_dev_init();...}

 

  看到这个法子的统统代码后,你不妨会会意一乐,也不妨一脸懵逼。

  

voidblk_dev_init(void){inti;for(i=0;i<32;i++){request[i].dev=-1;request[i].next=NULL;}}

 

  这也太简陋了吧?

  便是给 request 这个数组的前 32 个元素的两个变量 dev 和 next 附上值,看这俩值 -1 和 NULL 也能够大要猜出,这是没有任何效率时的初始化值。

  咱们看下 request 组织体。

  

/**Ok,thisisanexpandedformsothatwecanusethesame*requestforpagingrequestswhenthatisimplemented.In*paging,bhisNULL,andwaitingisusedtowaitfor*read/writecompletion.*/structrequest{intdev;/*-1ifnorequest*/intcmd;/*READorWRITE*/interrors;unsignedlongsector;unsignedlongnr_sectors;char*buffer;structtask_struct*waiting;structbuffer_head*bh;structrequest*next;};

 

  评释也附上了。

  哎哟,这就有颔首大了,刚才的函数尽管很短,但看到这个组织体咱们清晰了,核心正在这呢。

  这也正面申明了,进修操纵体例,实在把碰到的首要数据组织记起心中,就曾经胜利一半了。例如主内存统制组织 mem_map,清晰它的数据组织是甚么形状,其性能也根基就懂了。

  收,不停说这个 request 组织,这个组织就代外了一次读盘哀求,个中:

  dev 显示摆设号,-1 就显示闲暇。

  cmd 显示下令,实在便是 READ 仍是 WRITE,也就显示本次操纵是读仍是写。

  errors 显示操纵时爆发的过错次数。

  sector 显示肇端扇区。

  nr_sectors 显示扇区数。

  buffer 显示数据缓冲区,也便是读盘以后的数据放正在内存中的甚么地方。

  waiting 是个 task_struct 组织,这能够显示一个过程,也就显示是哪一个过程倡始了这个哀求。

  bh 是缓冲区头指针,这个前面讲完缓冲区就懂了,由于这个 request 是必要与缓冲区挂钩的。

  next 指向了下一个哀求项。

  这里有的变量看不懂不妨。

  可是咱们却是能够基于现有的核心参数预测一下,例如读哀求时,cmd 便是 READ,sector 和 nr_sectors 这俩就定位了所要读取的块摆设(能够简陋先判辨为硬盘)的哪几个扇区,buffer 就定位了这些数据读完以后放正在内存的甚么地方。

  这就够啦,念念看,这四个参数是不是就能完美描画了一个读取硬盘的需要了?并且所有没有歧义,就像上面如许。

  

  而其余的参数,确定是为了更好地共同操纵体例实行读写块摆设操纵嘛,为了把众个读写块摆设哀求很好地构制起来。这个构制非但要有这个数据组织中 hb 和 next 等变量的共同,还要有前面的电梯更动算法的共同,仅此罢了,先点到为止。

  总之,咱们这里就先明了,这个 request 组织能够完美描画一个读盘操纵。而后谁人 request 数组便是把它们都放正在沿途,而且它们又经由过程 next 指针串成链外。

  

  好,本文报告的两行代码,实在就完工了上图所示的职责罢了。

  但讲到这就完成的话,许众同窗不妨会不太甘愿,那我就简陋瞻望一下,前面读盘的全流程中,是怎样用到刚才初始化的这个 request[32] 组织的。

  读操纵的体例挪用函数是 sys_read,源代码很长,我给简化一下,仅仅保存读取大凡文献的分支,便是如下的形状。

  

intsys_read(unsignedintfd,char*buf,intcount){structfile*file=current->filp[fd];structm_inode*inode=file->f_inode;//校验buf地区的内存控制verify_area(buf,count);//仅闭醒目录文献或大凡文献returnfile_read(inode,file,buf,count);}

 

  看,入参 fd 是文献描画符,经由过程它能够找到一个文献的 inode,进而找到这个文献正在硬盘中的地方。

  

  另两个入参 buf 便是要复制到的内存中的地方,count 便是要复制若干个字节,很好判辨。

  钻到 file_read 函数里不停看。

  

intfile_read(structm_inode*inode,structfile*filp,char*buf,intcount){intleft,chars,nr;structbuffer_head*bh;left=count;while(left){if(nr=bmap(inode,(filp->f_pos)/BLOCK_SIZE)){if(!(bh=bread(inode->i_dev,nr)))break;}elsebh=NULL;nr=filp->f_pos%BLOCK_SIZE;chars=MIN(BLOCK_SIZE-nr,left);filp->f_pos+=chars;left-=chars;if(bh){char*p=nr+bh->b_data;while(chars-->0)put_fs_byte(*(p++),buf++);brelse(bh);}else{while(chars-->0)put_fs_byte(0,buf++);}}inode->i_atime=CURRENT_TIME;return(count-left)?(count-left):-ERROR;}

 

  满堂看,便是一个 while 轮回,每次读入一个块的数据,直到入参所央求的巨细统统读完为止。

  直接看 bread 那一行。

  

intfile_read(structm_inode*inode,structfile*filp,char*buf,intcount){...while(left){...if(!(bh=bread(inode->i_dev,nr)))}}

 

  这个函数便是去读某一个摆设的某一个数据块号的实质,开展出来看。

  

structbuffer_head*bread(intdev,intblock){structbuffer_head*bh=getblk(dev,block);if(bh->b_uptodate)returnbh;ll_rw_block(READ,bh);wait_on_buffer(bh);if(bh->b_uptodate)returnbh;brelse(bh);returnNULL;}

 

  个中 getblk 先请求了一个内存中的缓冲块,而后 ll_rw_block 担任把数据读入这个缓冲块,出来不停看。

  

voidll_rw_block(intrw,structbuffer_head*bh){...make_request(major,rw,bh);}staticvoidmake_request(intmajor,intrw,structbuffer_head*bh){...if(rw==READ)req=request+NR_REQUEST;elsereq=request+((NR_REQUEST*2)/3);/*findanemptyrequest*/while(--req>=request)if(req->dev<0)break;.../*filluptherequest-info,andaddittothequeue*/req->dev=bh->b_dev;req->cmd=rw;req->errors=0;req->sector=bh->b_blocknr<<1;req->nr_sectors=2;req->buffer=bh->b_data;req->waiting=NULL;req->bh=bh;req->next=NULL;add_request(major+blk_dev,req);}

 

  看,这里就用到了刚才说的组织咯。

  详细说来,便是该函数会往刚才的摆设的哀求项链外 request[32] 中增添一个哀求项,只有 request[32] 中有未解决的哀求项存正在,都市连接地被解决,直到摆设的哀求项链外是空为止。

  详细怎样读盘,便是与硬盘 IO 端口实行交互的进程了,能够不停往里跟,直到看到一个 hd_out 函数为止,本讲不开展了。

  详细读盘操纵,前面会有细致的章节开展批注,本讲你只要要清晰,咱们正在 main 函数的 init 系列函数中,经由过程 blk_dev_init 为前面的块摆设拜候,提前设置了一个数据组织,行动拜候块摆设和内存缓冲区之间的桥梁,就能够了。

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