块设备驱动编写总结(2)

7、 submit_bio函数通过generic_make_request转发bio，generic_make_request是一个循环，其通过每个块设备下注册的q->make_request_fn函数与块设备进行交互。如果访问的块设备是一个有queue的设备，那么会将系统的__make_request函数注册到q->make_request_fn中；否则块设备会注册一个私有的方法。在私有的方法中，由于不存在queue队列，所以不会处理具体的请求，而是通过修改bio中的方法实现bio的转发，在私有make_request方法中，往往会返回1，告诉generic_make_request继续转发比bio。Generic_make_request的执行上下文可能有两种，一种是用户上下文，另一种为pdflush所在的内核线程上下文。
 
8、 通过generic_make_request的不断转发，最后请求一定会到一个存在queue队列的块设备上，假设最终的那个块设备是某个scsi disk（/dev/sda）。generic_make_request将请求转发给sda时，调用__make_request，该函数是Linux提供的块设备请求处理函数。在该函数中实现了极其重要的操作，通常所说的IO Schedule就在该函数中实现。在该函数中试图将转发过来的bio merge到一个已经存在的request中，如果可以合并，那么将新的bio请求挂载到一个已经存在request中。如果不能合并，那么分配一个新的request，然后将bio添加到其中。这一切搞定之后，说明通过generic_make_request转发的bio已经抵达了内核的一个站点——request，找到了一个临时归宿。此时，还没有真正启动物理设备的操作。在__make_request退出之前，会判断一个bio中的sync标记，如果该标记有效，说明请求的bio是一个是实时性很强的操作，不能在内核中停留，因此调用了__generic_unplug_device函数，该函数将触发下一阶段的操作；如果该标记无效的话，那么该请求就需要在queue队列中停留一段时间，等到queue队列触发闹钟响了之后，再触发下一阶段的操作。__make_request函数返回0，告诉generic_make_request无需再转发bio了，bio转发结束。
 
9、 到目前为止，文件系统（pdflush或者address_space_operations）发下来的bio已经merge到request queue中，如果为sync bio，那么直接调用__generic_unplug_device，否则需要在unplug timer的软中断上下文中执行q->unplug_fn。后继request的处理方法应该和具体的物理设备相关，但是在标准的块设备上如何体现不同物理设备的差异性呢？这种差异性就体现在queue队列的方法上，不同的物理设备，queue队列的方法是不一样的。举例中的sda是一个scsi设备，在scsi middle level将scsi_request_fn函数注册到了queue队列的request_fn方法上。在q->unplug_fn（具体方法为：generic_unplug_device）函数中会调用request队列的具体处理函数q->request_fn。Ok，到这一步实际上已经将块设备层与scsi总线驱动层联系在了一起，他们的接口方法为request_fn（具体函数为scsi_request_fn）。
 
10、明白了第（9）点之后，接下来的过程实际上和具体的scsi总线操作相关了。在scsi_request_fn函数中会扫描request队列，通过elv_next_request函数从队列中获取一个request。在elv_next_request函数中通过scsi总线层注册的q->prep_rq_fn（scsi层注册为scsi_prep_fn）函数将具体的request转换成scsi驱动所能认识的scsi command。获取一个request之后，scsi_request_fn函数直接调用scsi_dispatch_cmd函数将scsi command发送给一个具体的scsi host。到这一步，有一个问题：scsi command具体转发给那个scsi host呢？秘密就在于q->queuedata中，在为sda设备分配queue队列时，已经指定了sda块设备与底层的scsi设备（scsi device）之间的关系，他们的关系是通过request queue维护的。
 
11、 在scsi_dispatch_cmd函数中，通过scsi host的接口方法queuecommand将scsi command发送给scsi host。通常scsi host的queuecommand方法会将接收到的scsi command挂到自己维护的队列中，然后再启动DMA过程将scsi command中的数据发送给具体的磁盘。DMA完毕之后，DMA控制器中断CPU，告诉CPU DMA过程结束，并且在中断上下文中设置DMA结束的中断下半部。DMA中断服务程序返回之后触发软中断，执行SCSI中断下半部。
 
12、 在SCSi中断下半部中，调用scsi command结束的回调函数，这个函数往往为scsi_done，在scsi_done函数调用blk_complete_request函数结束请求request，每个请求维护了一个bio链，所以在结束请求过程中回调每个请求中的bio回调函数，结束具体的bio。Bio又有文件系统的buffer head生成，所以在结束bio时，回调buffer_head的回调处理函数bio->bi_end_io（注册为end_bio_bh_io_sync）。自此，由中断引发的一系列回调过程结束，总结一下回调过程如下：scsi_done->end_request->end_bio->end_bufferhead。
 
13、 回调结束之后，文件系统引发的读写操作过程结束。