kernel general block框架

Linux内核中的通用块设备层是负责管理块设备的子系统。块设备主要包括硬盘驱动器、SSD以及CD-ROM等，它们可以通过文件系统进行格式化以存储数据。与字符设备不同，块设备可以随机访问数据块，因此管理起来更加复杂。为了提高性能，内核为块设备提供了专门的服务子系统。 块设备中最小的可寻址单元是扇区，它是块设备进行寻址和操作的物理属性。扇区的大小通常是512字节，但在不同的设备中可能不同，比如CD-ROM的扇区大小是2KB。扇区通常以块为单位进行传输，一个块由多个扇区组成，块的大小由具体的块设备决定。 缓冲区和缓冲区头是用来提高块设备操作效率的关键结构。缓冲区头（buffer head）提供了块设备操作的基本方法，并且可以存储块设备中数据块的状态信息。而bio结构体是另一个重要结构，它描述了块I/O操作的请求。bio结构体与缓冲区头在概念上不同，其中bio结构体关注的是I/O操作，而缓冲区头更关注于缓存管理。 Linux内核块设备I/O流程包括了系统调用、VFS层处理、确定数据是否在缓存中、通用块设备层处理以及I/O调度层处理等步骤。当进程调用read系统调用来读取磁盘上的数据时，VFS会首先检查数据是否已经在缓存中，如果不在缓存中，VFS会通过通用块设备层从块设备中读取数据，并通过I/O调度层对I/O操作进行排队和调度。 磁盘和磁盘分区的表示以及如何向通用块设备层发送请求都是通用块设备层需要处理的内容。Linux内核提供了ll_rw_lock()、submit_bh()、generic_make_request()和__generic_make_request()等函数，用于处理和执行块设备I/O请求。 请求的处理包括了读写类型的定义，请求的创建、排队、合并以及提交给块设备驱动的整个过程。I/O调度层会对I/O请求进行排序，优化数据传输的效率，最后由块设备驱动通过向磁盘控制器发送命令来完成数据的实际传输。 通用块设备层的实现涉及很多内核数据结构和函数，对代码的深入分析可以帮助理解Linux内核中块设备I/O的工作原理。通用块设备层的设计原则是为了提高系统对块设备操作的性能，并且提供通用接口以支持不同类型的块设备。了解这一层次的工作机制，对于开发块设备驱动程序以及对系统进行性能调优都是十分重要的。