Die Geräteklasse der Blockdevices bildet die Grundlage für Filesysteme. Diese Kern-Technik-Folge erklärt die Treiberkomponenten und zeigt die Implementierung einer RAM-Disk als Beispiel für das neue Blockgeräte-Interface in Kernel 2.6.

Datenstrukturen

Alle Informationen stecken in der Datenstruktur »struct gendisk« (definiert im Header »linux/genhd.h«). Diese Struktur ist für den Blockgerätetreiber von zentraler Bedeutung, denn sie spezifiziert sowohl das Gerät - die Disk - als auch die Gerätezugriffe über den Treiber. Neben der Sektorgröße und der Major- und Minor-Nummer gehören auch der Gerätename und der auf dem Gerät vorhandene Speicherplatz zu den Elementen, die der Treiberentwickler angibt.

Treiberkomponenten

Die Routine »struct gendisk« ist nur eine von drei elementaren Komponenten eines Blockgerätetreibers. Die zweite ist eine Datenstruktur, die der Kommunikation zwischen Treiber und Blockgeräte-Subsystem dient: die Request-Queue (siehe Abbildung 2). In einer solchen Queue sammelt der Kernel alle Aufträge an den Treiber samt dem Zeiger auf die Daten. Mehr noch, der Kernel sortiert in einer so genannten Make-Request-Funktion die Aufträge (Requests) der »request_queue« nach der Sektornummer. So arbeitet ein Treiber physisch nahe zusammenliegende Sektoren nacheinander ab und spart damit Zeit.

Abbildung 2: Request-Datenstruktur: Eine Request-Queue enthält die unterschiedlichen Aufträge in Form einer verketteten Liste. Der Zugriff auf einzelne Listenelemente erfolgt über das Makro »elv_next_req()«.

Die dritte Komponente ist schließlich die Funktion, die die Befehle "Kopiere den Inhalt von Block xyz in die Mempage abc" oder "Schreibe den Inhalt von Mempage abc in Block xyz" ausführt, also den eigentlichen Datentransfer abwickelt. Sie heißt Request-Funktion und ist vom Typ »request_fn_proc«. Im einfachsten Fall arbeitet Request-Funktion die Aufträge der Request-Queue nacheinander ab. Die verschiedenen Auftragstypen sind in der Headerdatei »linux/blkdev.h« zu finden.

Die Requests selbst sind einen genaueren Blick wert: Ein einziger Auftrag überträgt zugleich mehrere Blöcke in den Hauptspeicher. Dann wird es jedoch komplizierter, denn für mehrere Blöcke im Hintergrundspeicher müssen auch mehrere Blöcke im Hauptspeicher vorhanden sein. Dort liegen sie aber, im Unterschied zum Hintergrundspeicher, nur selten sequenziell hintereinander.

Die Geräteklasse der Blockdevices bildet die Grundlage für Filesysteme. Diese Kern-Technik-Folge erklärt die Treiberkomponenten und zeigt die Implementierung einer RAM-Disk als Beispiel für das neue Blockgeräte-Interface in Kernel 2.6.