linux 塊I/O層 自學報告

塊裝置的特點在於可以被隨機訪問，即在訪問裝置時隨意地從一個位置跳轉到另一個位置。

塊裝置中最小的可定址單元是扇區(sector),扇區的大小是裝置的物理屬性。扇區對於核心的重要性在於所有裝置的I/O操作都必須基於扇區來進行。軟體的最小邏輯可定址單元---塊，（比扇區高一層的抽象）。塊是檔案系統的一種抽象---只能基於塊來訪問檔案系統。塊不能比扇區還小，只能數倍於扇區大小。

每個緩衝區與一個塊對應，它相當於是磁碟塊在記憶體中的表示。用buffer_head結構體表示，被稱為緩衝區頭。它的目的在於描述磁碟塊和實體記憶體緩衝區（在特定頁面上的位元組序列）之間的映射關係，只是扮演一個描述符的角色，說明從緩衝區到塊的映射關係。

核心中塊操作的基本容器由bio結構體表示，該結構體代表了正在現場的（活動的）以片段鏈表形似組織的塊I/O操作，一個片段是一個小塊連續的記憶體緩衝區。向量I/O就是所謂的聚散I/O.bio結構體代表的是I/O操作，它可以包括記憶體的一個或多個頁，而buffer_head代表的是一個緩衝區，它描述的僅僅是磁碟的一個塊，關聯的是單獨頁中的單獨磁碟塊。bio很容易處理高端記憶體，它處理的是物理頁而不是直接指標；也便於執行飛散-集中（向量化）塊I/O操作，操作中的資料可取自多個物理頁面。

塊I/O請求儲存在請求隊列中，該隊列由request_queue結構表示，只要它不為空白，隊列對應的塊裝置驅動程式就會從隊列頭擷取請求，然後將其送入對應的塊裝置。隊列中的每一項都是一個單獨的請求（用request結構體表示）。一個請求可能要操作多個連續的磁碟塊，所以每個請求可以有多個bio結構體組成。

在核心中負責提交I/O請求的子系統被稱為I/O發送器。虛擬塊裝置給多個磁碟請求，以便降低磁碟定址地址，確保磁碟效能的最佳化。