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Linux块设备驱动开发：从bio结构到IO调度器

共计 30 章节

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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 · 块设备驱动开发环境准备

块设备驱动概述块设备

块设备核心数据结构

block_device_opera… · gendisk结构体详解 · request_queue结构体

块设备核心数据结…block

bio结构体深度解析

bio结构体定义 · bio_vec与bvec_iter · bio的分配与初始化

bio结构体深度解析

request结构体与请求队列

request结构体成员 · request_queue的创建与销… · 请求的提交与完成

request结构体

块设备注册与注销

alloc_disk与add_dis… · del_gendisk与put_di… · 主设备号与次设备号管理

块设备注册注销

简单的RAM块设备驱动实现

内存模拟磁盘 · 实现open/release · 实现ioctl

请求处理函数

request_fn_proc回调 · 从请求队列获取请求 · 处理bio列表

请求处理函数request

多队列块层（blk-mq）入门

单队列与多队列对比 · blk-mq核心数据结构 · blk_mq_alloc_tag_s…

blk-mq多队列块层

blk-mq请求处理流程

tag分配 · 请求映射 · 硬件队列与软件队列

blk-mq请求处理流程

IO调度器概述

IO调度器的作用 · 内核支持的调度器类型 · 调度器选择策略

IO调度器概述

Noop IO调度器

Noop实现原理 · 适用场景 · 源码分析

Deadline IO调度器

读写分离 · 过期时间管理 · 批量处理机制

CFQ IO调度器

完全公平队列 · 优先级与时间片 · 组调度

BFQ IO调度器

预算公平队列 · 低延迟特性 · 与CFQ的对比

Kyber IO调度器

基于延迟的调度 · 读写令牌桶 · 自适应调节

mq-deadline调度器

多队列版本的Deadline · 与单队列Deadline差异

mq-deadline调度器

IO调度器框架与接口

elevator_type结构体 · 调度器注册与注销 · sysfs接口

IO调度器框架

块设备缓存与页缓存

页缓存与块设备的关系 · buffer_head结构体 · 回写机制

块设备缓存页缓存

直接IO与异步IO

O_DIRECT标志 · AIO与io_uring基础 · 与块设备交互

块设备错误处理

IO错误恢复 · 坏块管理 · 错误统计

块设备错误处理IO

分区表解析 · 分区设备创建 · 分区IO路由

分区处理分区表解析

设备映射器（DM）框架

DM核心概念 · table与target · 简单线性映射实现

DM设备映射器

MD（多设备）框架

RAID0/RAID1/RAID5原… · MD与块设备驱动关系

块设备性能调优

队列深度调整 · 合并与拆分 · 轮询模式

块设备性能调优队列深度调整

块设备调试技术

ftrace跟踪块层 · blktrace使用 · debugfs接口

块设备调试技术ftrace

内核线程与工作队列

kblockd工作队列 · 自定义工作队列 · 并发管理

内核线程工作队列

内存与IO屏障

DMA一致性 · 内存屏障在块设备中的应用 · 写屏障与缓存刷新

虚拟块设备驱动

loop设备原理 · nbd（网络块设备）驱动 · virtio-blk驱动

虚拟块设备驱动loop

块设备驱动测试

LTP测试套件 · fio性能测试 · 故障注入测试

块设备驱动测试LTP

编写一个完整的PCIe NVMe风格… · 集成blk-mq与自定义调度器

实战项目PCIe