linux-0.11核心 硬碟驅動程式

一、概述

首先要說明的是核心每次讀寫的資料量以一個邏輯塊為單位，即1024B，而塊裝置控制器則是以扇區（512B）為單位。

對硬碟的讀寫操作是通過中斷處理常式進行的，使用讀寫請求項等待隊列來順序緩衝一次讀寫多個邏輯塊的操作。進程讀

硬碟上的一個邏輯塊時向緩衝區管理程式提出申請，然後進入睡眠狀態。緩衝區管理程式檢查緩衝區以前是否已經讀取過

這塊資料，如有直接將對應的緩衝區塊頭指標返回給進程並喚醒它，否則，調用ll_rw_block()向相應的裝置驅動程式發出

一個讀資料區塊的操作請求。該函數建立一個請求結構項，插入隊列，插入時採用電梯演算法（至今還沒讀懂電梯演算法）。如對應

裝置的請求項隊列空，則裝置不忙，立即向該裝置控制器發出讀資料命令。當裝置控制器將資料讀入到指定的緩衝塊中後，就

會發出插斷要求訊號，並調用相應的讀命令後處理函數，處理繼續讀扇區操作或者結束本次請求項的過程。（引自趙炯老師）

二、資料結構

塊裝置項

struct blk_dev_struct {
 void (*request_fn)(void);//請求項操作的函數指標
 struct request * current_request;//當前請求項指標
};

 

塊裝置表

extern struct blk_dev_struct blk_dev[NR_BLK_DEV];//每種塊裝置都在表中佔有一項，共7項

 

請求項

struct request {
 int dev;  /* -1 if no request */
 int cmd;  /* READ or WRITE */
 int errors;//錯誤次數
 unsigned long sector;//起始扇區（********？*******）
 unsigned long nr_sectors;//讀寫扇區數
 char * buffer;//資料緩衝區
 struct task_struct * waiting;//發請求的進程

 struct buffer_head * bh;//緩衝區頭
 struct request * next;
};

 

請求項數組

extern struct request request[NR_REQUEST];//共32項

 

請求項隊列由請求項數組中的項構成，

 

三、硬碟驅動程式

涉及的檔案：blk.h，hd.c，ll_rw_block.c

 

blk.h定義如上列出的資料結構，電梯演算法（竟然是用一宏定義實現的），還有解鎖指定的緩衝塊，結束請求處理等extern inline類型

的函數（僅作為嵌入使用）。

 

hd.c是硬碟控制器驅動程式。在對硬碟控制器進行控制時，需要同時發送參數（6B）和命令（1B）。按照這個步驟，將hd.c檔案中的幾乎所有函數串起來。

  1.檢測控制器空閑狀態：讀主狀態寄存器，若BUSY_STAT（位7）為0，表示空閑，若在規定時間內控制器一直忙，則逾時出錯。該部分由

controller_ready函數實現：

static int controller_ready(void)
{
 int retries=10000;

 while (--retries && (inb_p(HD_STATUS)&0xc0)!=0x40);
 return (retries);
}

  2.檢測磁碟機就緒：判斷主狀態寄存器的READY_STAT（位6）是否為1；

static int drive_busy(void)
{
 unsigned int i;

 for (i = 0; i < 10000; i++)
  if (READY_STAT == (inb_p(HD_STATUS) & (BUSY_STAT|READY_STAT)))
   break;
 i = inb(HD_STATUS);
 i &= BUSY_STAT | READY_STAT | SEEK_STAT;
 if (i == (READY_STAT | SEEK_STAT))
  return(0);
 printk("HD controller times out/n/r");
 return(1);
}

  3.輸出命令塊，向對應連接埠輸出參數和命令，hd_out函數實現。

static void hd_out(unsigned int drive,unsigned int nsect,unsigned int sect,
  unsigned int head,unsigned int cyl,unsigned int cmd,
  void (*intr_addr)(void))
{
 register int port asm("dx");

 if (drive>1 || head>15)
  panic("Trying to write bad sector");
 if (!controller_ready())
  panic("HD controller not ready");
 do_hd = intr_addr;
 outb_p(hd_info[drive].ctl,HD_CMD);
 port=HD_DATA;
 outb_p(hd_info[drive].wpcom>>2,++port);
 outb_p(nsect,++port);
 outb_p(sect,++port);
 outb_p(cyl,++port);
 outb_p(cyl>>8,++port);
 outb_p(0xA0|(drive<<4)|head,++port);
 outb(cmd,++port);
}
  4.等待中斷產生。命令執行後，由硬碟控制器產生插斷要求訊號或置控制器狀態為空白閑，表明操作結束或請求扇區傳輸。hd.c中在中斷

處理過程中調用的函數有5個，分別是，void unexpected_hd_interrupt(void)，static void bad_rw_intr(void)，static void read_intr(void)，static void write_intr(void)，static void recal_intr(void)。

  5.操作檢測結果：cpu再次讀主狀態寄存器，若位0為0，則表示命令執行成功，否則失敗，若失敗，還可以進一步查詢錯誤寄存器（HD_ERROR）取錯誤碼。相關的函數是static int win_result(void)。

static int win_result(void)
{
 int i=inb_p(HD_STATUS);

 if ((i & (BUSY_STAT | READY_STAT | WRERR_STAT | SEEK_STAT | ERR_STAT))
  == (READY_STAT | SEEK_STAT))
  return(0); /* ok */
 if (i&1) i=inb(HD_ERROR);
 return (1);
}

 

整個流程由void do_hd_request(void)控制執行。

 

ll_rw_block.c程式主要用於執行底層塊裝置的讀寫操作，為快裝置建立裝置讀寫項，並插入到指定塊裝置請求隊列中。其調用關係，

到檔案系統時再講。