2.6核心塊I/O管理

核心中用到的最小定址單元是塊，塊是檔案系統的一種抽象，只能基於塊來訪問檔案系統。雖然物理磁碟定址是按照扇區進行的，但核心執行的所有磁碟操作都是通過塊來執行的。塊的大小必須是扇區大小的2的整數倍（可以包含多個扇區），並且要小於頁面的大小。

2.6核心塊I/O設計到兩個結構體，struct buffer_head和struct bio。當一個塊被調入記憶體中，它要儲存在一個緩衝區中，每個緩衝區與一個塊對應，它相當於磁碟塊在記憶體中的表示，該緩衝區用buffer_head結構來表示，該結構體在2.6核心中只扮演一個描述符的作用，說明從緩衝區到磁碟塊的映射關係，不再設計到相關的塊I/O操作。

從2.6開始核心為塊I/O操作設計了一個輕量級容器，結構體struct bio.關鍵地區如下：

struct bio {

....

struct bio *bi_next; //請求鏈表

struct bio_vec  *bi_io_vec; //bio_io_vec指向bio_vec結構體鏈表，bio_vec結構定義了一個特定I/O操作所需要的全部片段，每個bio_vec都是一個形式為<page,offset,len>的向量，它描述了一個特定的片段：片段所在的物理頁，塊在物理頁上的位移，從給定位移位置開始的塊長度。整個bio_vec鏈表結合起來代表一個完整的緩衝區，其各個組成部分可以是連續的也可以分散開，成為聚散向量。

unsigned short   bi_index;//索引當前bi_io_vec指向的bio_vec結構體

unsigned short  bi_vcnt;//描述bi_io_vec指向的bio_vec向量數目。

...

}

 

struct bi_vec {

   struct  page *bv_page;

   unsigned int  len;

   unsigned int offset;

};

所以，每一個塊I/O請求都通過一個bio結構體來表示。每個請求包含一個或多個塊，這些Block Storage在struct bio_vec結構體鏈表中。這些結構體描述每個片段在物理頁中實際位置，並且像向量一樣被阻止起來。I/O操作的第一個片段是bi_io_vec的指向，其他片段在其後依次放置，共有bi_vcnt個片段。當塊I/O層執行請求時，需要使用各個片段時，通過bi_index來進行更新。

緩衝區頭buffer_head和bio之間存在明顯差別，bio結構體代表I/O操作，它可以包含一個或多個物理頁面；而buffer_head代表一個緩衝區，它描述的僅僅是磁碟的一個塊。因為緩衝區頭關聯的是單獨頁中的單獨磁碟塊，所以它可能會引起不必要的分割，將請求按塊為單位劃分。而bio則不是，通過向量集組織，它描述的塊可以不需要連續的儲存區。

核心通過這兩種機構分別儲存各自的資訊，可以使每種結構包含的資訊儘可能少。