ll_rw_blk.c

linux 0.11 内核源码。kernel-011-src.tar

/*
* linux/kernel/blk_dev/ll_rw.c
*
* (C) 1991 Linus Torvalds
*/

/*
* This handles all read/write requests to block devices
*/
/*
* 该程序处理块设备的所有读/写操作。
*/
#include <errno.h> // 错误号头文件。包含系统中各种出错号。(Linus 从minix 中引进的)
#include <linux/sched.h> // 调度程序头文件，定义了任务结构task_struct、初始任务0 的数据，
// 还有一些有关描述符参数设置和获取的嵌入式汇编函数宏语句。
#include <linux/kernel.h> // 内核头文件。含有一些内核常用函数的原形定义。
#include <asm/system.h> // 系统头文件。定义了设置或修改描述符/中断门等的嵌入式汇编宏。

#include "blk.h" // 块设备头文件。定义请求数据结构、块设备数据结构和宏函数等信息。

/*
* The request-struct contains all necessary data
* to load a nr of sectors into memory
*/
/*
* 请求结构中含有加载nr 扇区数据到内存的所有必须的信息。
*/
struct request request[NR_REQUEST];

/*
* used to wait on when there are no free requests
*/
/* 是用于请求数组没有空闲项时的临时等待处 */
struct task_struct * wait_for_request = NULL;

/* blk_dev_struct is:
* do_request-address
* next-request
*/
/* blk_dev_struct 块设备结构是：(kernel/blk_drv/blk.h,23)
* do_request-address //对应主设备号的请求处理程序指针。
* current-request // 该设备的下一个请求。
*/
// 该数组使用主设备号作为索引（下标）。
struct blk_dev_struct blk_dev[NR_BLK_DEV] = {
{ NULL, NULL }, /* no_dev */ // 0 - 无设备。
{ NULL, NULL }, /* dev mem */ // 1 - 内存。
{ NULL, NULL }, /* dev fd */ // 2 - 软驱设备。
{ NULL, NULL }, /* dev hd */ // 3 - 硬盘设备。
{ NULL, NULL }, /* dev ttyx */ // 4 - ttyx 设备。
{ NULL, NULL }, /* dev tty */ // 5 - tty 设备。
{ NULL, NULL } /* dev lp */ // 6 - lp 打印机设备。
};

// 锁定指定的缓冲区bh。如果指定的缓冲区已经被其它任务锁定，则使自己睡眠（不可中断地等待），
// 直到被执行解锁缓冲区的任务明确地唤醒。
static inline void lock_buffer(struct buffer_head * bh)
{
cli(); // 清中断许可。
while (bh->b_lock) // 如果缓冲区已被锁定，则睡眠，直到缓冲区解锁。
sleep_on(&bh->b_wait);
bh->b_lock=1; // 立刻锁定该缓冲区。
sti(); // 开中断。
}

// 释放（解锁）锁定的缓冲区。
static inline void unlock_buffer(struct buffer_head * bh)
{
if (!bh->b_lock) // 如果该缓冲区并没有被锁定，则打印出错信息。
printk( "ll_rw_block.c: buffer not locked\n\r");
bh->b_lock = 0; // 清锁定标志。
wake_up(&bh->b_wait); // 唤醒等待该缓冲区的任务。
}

/*
* add-request adds a request to the linked list.
* It disables interrupts so that it can muck with the
* request-lists in peace.
*/
/*
* add-request()向连表中加入一项请求。它关闭中断，
* 这样就能安全地处理请求连表了 */
*/
//// 向链表中加入请求项。参数dev 指定块设备，req 是请求的结构信息。
static void add_request(struct blk_dev_struct * dev, struct request * req)
{
struct request * tmp;

req->next = NULL;
cli(); // 关中断。
if (req->bh)
req->bh->b_dirt = 0; // 清缓冲区“脏”标志。
// 如果dev 的当前请求(current_request)子段为空，则表示目前该设备没有请求项，本次是第1 个
// 请求项，因此可将块设备当前请求指针直接指向请求项，并立刻执行相应设备的请求函数。
if (!(tmp = dev->current_request)) {
dev->current_request = req;
sti(); // 开中断。
(dev->request_fn)(); // 执行设备请求函数，对于硬盘(3)是do_hd_request()。
return;
}
// 如果目前该设备已经有请求项在等待，则首先利用电梯算法搜索最佳位置，然后将当前请求插入
// 请求链表中。
for ( ; tmp->next ; tmp=tmp->next)
if ((IN_ORDER(tmp,req) ||
!IN_ORDER(tmp,tmp->next)) &&
IN_ORDER(req,tmp->next))
break;
req->next=tmp->next;
tmp->next=req;
sti();
}

//// 创建请求项并插入请求队列。参数是：主设备号major，命令rw，存放数据的缓冲区头指针bh。
static void make_request(int major,int rw, struct buffer_head * bh)
{
struct request * req;
int rw_ahead;

/* WRITEA/READA is special case - it is not really needed, so if the */
/* buffer is locked, we just forget about it, else it's a normal read */
/* WRITEA/READA 是特殊的情况 - 它们并不是必要的，所以如果缓冲区已经上锁，*/
/* 我们就不管它而退出，否则的话就执行一般的读/写操作。 */
// 这里'READ'和'WRITE'后面的'A'字符代表英文单词Ahead，表示提前预读/写数据块的意思。
// 当指定的缓冲区正在使用，已被上锁时，就放弃预读/写请求。
if (rw_ahead = (rw == READA || rw == WRITEA)) {
if (bh->b_lock)
return;
if (rw == READA)
rw = READ;
else
rw = WRITE;
}
// 如果命令不是READ 或WRITE 则表示内核程序有错，显示出错信息并死机。
if (rw!=READ && rw!=WRITE)
panic( "Bad block dev command, must be R/W/RA/WA");
// 锁定缓冲区，如果缓冲区已经上锁，则当前任务（进程）就会睡眠，直到被明确地唤醒。
lock_buffer(bh);
// 如果命令是写并且缓冲区数据不脏，或者命令是读并且缓冲区数据是更新过的，则不用添加
// 这个请求。将缓冲区解锁并退出。
if ((rw == WRITE && !bh->b_dirt) || (rw == READ && bh->b_uptodate)) {
unlock_buffer(bh);
return;
}
repeat:
/* we don't allow the write-requests to fill up the queue completely:
* we want some room for reads: they take precedence. The last third
* of the requests are only for reads.
*/
/* 我们不能让队列中全都是写请求项：我们需要为读请求保留一些空间：读操作
* 是优先的。请求队列的后三分之一空间是为读准备的。
*/
// 请求项是从请求数组末尾开始搜索空项填入的。根据上述要求，对于读命令请求，可以直接
// 从队列末尾开始操作，而写请求则只能从队列的2/3 处向头上搜索空项填入。
if (rw == READ)
req = request+NR_REQUEST; // 对于读请求，将队列指针指向队列尾部。
else
req = request+((NR_REQUEST*2)/3); // 对于写请求，队列指针指向队列2/3 处。
/* find an empty request */
/* 搜索一个空请求项 */
// 从后向前搜索，当请求结构request 的dev 字段值=-1 时，表示该项未被占用。
while (--req >= request)
if (req->dev<0)
break;
/* if none found, sleep on new requests: check for rw_ahead */
/* 如果没有找到空闲项，则让该次新请求睡眠：需检查是否提前读/写 */
// 如果没有一项是空闲的（此时request 数组指针已经搜索越过头部），则查看此次请求是否是
// 提前读/写（READA 或WRITEA），如果是则放弃此次请求。否则让本次请求睡眠（等待请求队列
// 腾出空项），过一会再来搜索请求队列。
if (req < request) { // 如果请求队列中没有空项，则
if (rw_ahead) { // 如果是提前读/写请求，则解锁缓冲区，退出。
unlock_buffer(bh);
return;
}
sleep_on(&wait_for_request); // 否则让本次请求睡眠，过会再查看请求队列。
goto repeat;
}
/* fill up the request-info, and add it to the queue */
/* 向空闲请求项中填写请求信息，并将其加入队列中 */
// 请求结构参见（kernel/blk_drv/blk.h,23）。
req->dev = bh->b_dev; // 设备号。
req->cmd = rw; // 命令(READ/WRITE)。
req->errors=0; // 操作时产生的错误次数。
req->sector = bh->b_blocknr<<1; // 起始扇区。(1 块=2 扇区)
req->nr_sectors = 2; // 读写扇区数。
req->buffer = bh->b_data; // 数据缓冲区。
req->waiting = NULL; // 任务等待操作执行完成的地方。
req->bh = bh; // 缓冲区头指针。
req->next = NULL; // 指向下一请求项。
add_request(major+blk_dev,req); // 将请求项加入队列中(blk_dev[major],req)。
}

//// 低层读写数据块函数。
// 该函数主要是在fs/buffer.c 中被调用。实际的读写操作是由设备的request_fn()函数完成。
// 对于硬盘操作，该函数是do_hd_request()。（kernel/blk_drv/hd.c,294）
void ll_rw_block(int rw, struct buffer_head * bh)
{
unsigned int major; // 主设备号（对于硬盘是3）。

// 如果设备的主设备号不存在或者该设备的读写操作函数不存在，则显示出错信息，并返回。
if ((major=MAJOR(bh->b_dev)) >= NR_BLK_DEV ||
!(blk_dev[major].request_fn)) {
printk( "Trying to read nonexistent block-device\n\r");
return;
}
make_request(major,rw,bh); // 创建请求项并插入请求队列。
}

//// 块设备初始化函数，由初始化程序main.c 调用（init/main.c,128）。
// 初始化请求数组，将所有请求项置为空闲项(dev = -1)。有32 项(NR_REQUEST = 32)。
void blk_dev_init(void)
{
int i;

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