bdget_disk()函数详解

本文所有内容基于linux v3.2.40。

  bdget_disk()是块设备操作中的常见函数，主要用于获取指定设备所对应的block_device，它的函数原型为：struct block_device *bdget_disk(struct gendisk *disk, int partno)。
  对块设备有些了解的都知道，gendisk是底层物理设备的一个抽象，比如一块硬盘在块设备驱动模型中就对应一个gendisk。gendisk又包括多个分区，每个分区有各自的分区号，分区号从数字1开始，数字0用于表示gendisk本身。
 因此，从bdget_disk()的参数列表可以看出来，该函数的实际作用为：返回第i个分区的block_device，如果i为0，返回整个设备gendisk的block_device。但其实这只是bdget_disk的一个作用，在它的内部实现中，还会有另外一个处理。
 先看一下函数实现：
    

struct block_device *bdget_disk(struct gendisk *disk, int partno)
{
    struct hd_struct *part;
    struct block_device *bdev = NULL;

    part = disk_get_part(disk, partno); /* 找到目标分区 */
    if (part) {
        /* 根据分区的设备号找到对应的block_device */
        bdev = bdget(part_devt(part));
    }
    disk_put_part(part); /* 减小引用计数 */

    return bdev;
}

  可以看到bdget_disk()主要靠bdget()完成，我们再追进去：
    

struct block_device *bdget(dev_t dev)
{
    struct block_device *bdev;
    struct inode *inode;

    /* 查找目标inode是否存在，如果不存在则创建并初始化
     * !!!! 注意: 对于块设备而言，在创建inode的同时，会创建block_device
     */
    inode = iget5_locked(blockdev_superblock, hash(dev),
            bdev_test, bdev_set, &dev);

    if (!inode) {
        return NULL;
    }

    /* inode与block_device被放在同一个结构体中，所以根据inode可快速找到bdev */
    bdev = &BDEV_I(inode)->bdev;

    /* 如果inode是新申请的，进行必要的初始化 */
    if (inode->i_state & I_NEW) {
        bdev->bd_contains = NULL;
        bdev->bd_super = NULL;
        bdev->bd_inode = inode;
        bdev->bd_block_size = (1 << inode->i_blkbits);
        bdev->bd_part_count = 0;
        bdev->bd_invalidated = 0;
        inode->i_mode = S_IFBLK;
        inode->i_rdev = dev; //设置inode对应的设备号
        inode->i_bdev = bdev; //关联inode与struct block_device
        inode->i_data.a_ops = &def_blk_aops; /* 块设备的地址空间操作函数 */
        mapping_set_gfp_mask(&inode->i_data, GFP_USER);
        inode->i_data.backing_dev_info = &default_backing_dev_info;
        spin_lock(&bdev_lock);
        list_add(&bdev->bd_list, &all_bdevs);
        spin_unlock(&bdev_lock);
        unlock_new_inode(inode);
    }
    return bdev;
}

  这里出现了一个新的结构inode，关于inode与block_device的关系，如果不是很清楚，可以参考我的另一篇博客（点这里）。
  大体浏览一下上面的代码也能看出端倪，inode并不一定是原来就存在的（也就是block_device不存在），如果不存在需要创建。
  我们知道，inode根据设备号在内核中维护了一个哈希表，在这里当我们将设备号传入iget5_locked()函数中后，会扫描该哈希表，如果没有找到inode，则会使用blockdev_superblock提供的alloc_inode函数申请一个inode节点，该节点为struct bdev_inode，是block_device和inode的结合：

struct bdev_inode {
    struct block_device bdev;
    struct inode vfs_inode;
};

    也就是说，对于块设备而言，在创建inode的时候，就同时创建了block_device。inode创建完成后，会将新的inode添加到哈希表中。
    bdget()函数的第20行，会对返回的inode进行判断，如果是新创建的inode，进行一些必要的初始化。

    看到这里应该明白了，bdget_disk()函数实现两个功能：
    1) 创建block_device。
    2) 获取block_device。

    其实内核中有两处调用点分别对应以上两个功能：
    1) 块设备注册调用add_disk()时，会调用该函数为新的块设备创建对应的block_device。
    2) 打开块设备文件(open操作)时，会根据设备号查找目标设备对应的block_device。当然，这个时候可能需要直接调用bdget()。

    以上就是关于函数bdget_disk的解析，如有错误欢迎批评指正。