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块设备驱动调试：IO场景设计与文件系统测试验证

共计 30 章节
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01
块设备驱动概述
块设备与字符设备的区别 · 块设备驱动在内核中的位置 · 块设备I/O栈整体架构
块设备驱动概述块设备
02
块设备驱动核心数据结构
gendisk · request_queue · block_device_opera…
块设备驱动核心数…gendisk
03
块设备驱动注册与注销
alloc_disk · add_disk · del_gendisk
块设备驱动注册注销
04
请求队列与I/O调度
blk_init_queue · blk_cleanup_queue · I/O调度器类型（noop/dead…
I/O请求队列
05
bio结构体深入分析
bio_vec · bvec_iter · bio提交路径
bio结构体深入分析
06
块设备驱动make_request函数
自定义make_request_fn… · 直接处理bio · 绕过I/O调度器
makerequest
07
块设备驱动请求处理函数
request_fn实现 · 请求合并与拆分 · scatter-gather DMA…
块设备驱动请求处…request
08
块设备驱动调试环境搭建
QEMU + 自定义块设备模拟 · 内核编译选项配置（CONFIG_DE…
块设备驱动调试环…QEMU
09
块设备驱动基本框架代码实现
一个最简单的RAM块设备驱动（brd…
块设备驱动基本框…RAM
10
块设备驱动IO场景设计原则
IO大小 · 对齐 · 随机/顺序
IO块设备驱动
11
单扇区读写IO场景
4KB对齐读写 · 非对齐读写 · 跨边界读写的驱动行为与调试
IO单扇区读写
12
大块IO场景
1MB连续读写 · 分散-聚集IO（scatter-ga…
IO大块
13
随机IO场景
随机小IO压力测试 · IOPS统计 · 驱动层随机请求处理性能分析
IO随机
14
并发IO场景
多线程并发读写 · spinlock与mutex在驱动中… · 并发竞争条件调试
IO并发
15
O_DIRECT直写IO场景
绕过page cache的IO路径 · bio申请与物理地址连续性要求
DIRECTIO
16
IO超时与错误注入场景
blk_timeout · 请求超时处理 · 模拟磁盘错误（EIO/ENOMEM）…
IO超时
17
块设备IO统计与监控
/sys/block//stat · iostat · blktrace
IO块设备
18
文件系统层IO路径
VFS -> 文件系统 -> 块层…
IO文件系统层
19
ext4文件系统在块设备上的格式化与挂载
mkfs.ext4 · mount · dumpe2fs
ext4文件系统
20
ext4文件系统IO测试
dd · fio · bonnie++在自定义块设备上的读…
ext4IO
21
xfs文件系统测试
mkfs.xfs · xfs_repair · xfs_db调试块设备元数据与数据一…
xfs文件系统测试
22
btrfs文件系统测试
btrfs子卷 · 快照 · 校验和特性对块设备IO的影响与调试
btrfs文件系统测试
23
文件系统压力测试
fsstress · xfstests在自定义块设备上的运…
文件系统压力测试fsstress
24
文件系统一致性检查
fsck.ext4 · xfs_repair · btrfs check在驱动异常后的…
文件系统一致性检…fsck.ext4
25
块设备驱动与文件系统交互的调试技巧
printk · ftrace · tracepoints（block
块设备驱动文件系统交互的调…
26
块设备驱动性能调优
队列深度调整 · 中断合并（NAPI-like） · DMA映射优化
块设备驱动性能调…队列深度调整
27
块设备驱动内存管理
bio内存池 · slab分配器 · DMA一致性映射与流式映射
块设备驱动内存管…bio
28
块设备驱动电源管理
suspend/resume流程 · 请求队列冻结 · IO屏障处理
块设备驱动电源管…suspend/resu…
29
块设备驱动热插拔与多路径
device_add_disk · del_gendisk · 多路径IO（dm-multipath…
块设备驱动热插拔多路径
30
综合实战
从零编写一个PCIe NVMe-li… · 完成文件系统格式化 · 挂载
综合实战PCIe