34 | 块设备（上）：如何建立代理商销售模式？
刘超
该思维导图由 AI 生成，仅供参考
上一章，我们解析了文件系统，最后讲文件系统读写的流程到达底层的时候，没有更深入地分析下去，这是因为文件系统再往下就是硬盘设备了。上两节，我们解析了字符设备的 mknod、打开和读写流程。那这一节我们就来讲块设备的 mknod、打开流程，以及文件系统和下层的硬盘设备的读写流程。
块设备一般会被格式化为文件系统，但是，下面的讲述中，你可能会有一点困惑。你会看到各种各样的 dentry 和 inode。块设备涉及三种文件系统，所以你看到的这些 dentry 和 inode 可能都不是一回事儿，请注意分辨。
块设备需要 mknod 吗？对于启动盘，你可能觉得，启动了就在那里了。可是如果我们要插进一块新的 USB 盘，还是要有这个操作的。
mknod 还是会创建在 /dev 路径下面，这一点和字符设备一样。/dev 路径下面是 devtmpfs 文件系统。这是块设备遇到的第一个文件系统。我们会为这个块设备文件，分配一个特殊的 inode，这一点和字符设备也是一样的。只不过字符设备走 S_ISCHR 这个分支，对应 inode 的 file_operations 是 def_chr_fops；而块设备走 S_ISBLK 这个分支，对应的 inode 的 file_operations 是 def_blk_fops。这里要注意，inode 里面的 i_rdev 被设置成了块设备的设备号 dev_t，这个我们后面会用到，你先记住有这么一回事儿。
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本文深入剖析了文件系统中块设备的底层实现，包括块设备的存在原因、操作流程以及与文件系统的关联。文章首先介绍了块设备的mknod和打开流程，以及文件系统和底层硬盘设备的读写流程。块设备一般会被格式化为文件系统，在这个过程中涉及到各种dentry和inode。此外，文章还讨论了块设备的特殊inode和默认file_operations，以及块设备文件的挂载和与文件系统的关联。通过对blkdev_get_by_path和bd_acquire等函数的作用，以及bdev伪文件系统的初始化和使用的解析，读者可以深入了解文件系统中块设备的存在和操作流程。文章还详细介绍了block_device、gendisk和hd_struct等结构的复杂关系，以及在打开设备文件时的代码实现。总体而言，本文对文件系统中块设备的底层实现进行了深入剖析，为读者提供了全面的技术视角。
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Spring读完这篇文章，我感觉用三个文件系统主要是为了解耦和可扩展。首先是open一个块设备，涉及两个文件系统：devtmpfs和伪文件系统bdev。通过devtmpfs中的设备号dev_t在伪文件系统bdev中找到block_device，然后打开，打开后再将block_device设置到主流文件系统的super_block中。设置到主流文件系统的super_block后，我们就可以通过主流文件系统（如ext4）的file_operations对块设备进行操作了。由于主流文件系统有很多，而且未来可能退出新的，写操作系统内核时不可能每次都针对新的文件系统进行更改，因此devtmpfs和伪文件系统只是为了获取和打开block_device，最终对block_device进行读写是交给主流文件系统的。作者回复: 是的
2019-06-23229
djfhchdhvoid init_special_inode(struct inode *inode, umode_t mode, dev_t rdev) { inode->i_mode = mode; if (S_ISCHR(mode)) { inode->i_fop = &def_chr_fops; inode->i_rdev = rdev; } else if (S_ISBLK(mode)) { inode->i_fop = &def_blk_fops; inode->i_rdev = rdev; } else if (S_ISFIFO(mode)) inode->i_fop = &pipefifo_fops; else if (S_ISSOCK(mode)) ; /* leave it no_open_fops */ } 从这段代码可以看出，/dev/xxx设备文件对应的特殊inode还可以表示FIFO、SOCK作者回复: 是的
2019-06-226
小龙的城堡能解释下为什么打开一个块设备需要3个文件系统配合？为什么不是两个，也不是4个？感觉一堆代码分析，越来越晕了。作者回复: 每一个都有自己的用处呀，一切接文件，所以为了管理方便，所有想对外暴露管理接口的，文件都是首选的方式。
2019-06-143
安排如果block_device是指向某个分区的，我们要先找到hd_struct，然后根据hd_struct找到对应整个设备的gendisk，这里是怎么根据hd_struct找到对应整个设备的gendisk的啊？作者回复: 有指针
2019-06-1422- 安排bdev这个文件系统的内容是不会持久化到磁盘的，既然这样，那么为什么要组织成文件系统的形式呢？ 对内存中的文件系统不太了解，下面是我的理解，希望老师给予指正： bdev里面由各种数据结构组成，例如链表、树之类的。这些结构和通常的文件系统用的那些数据结构相同，而且组织成了和通常的文件系统类似的形式，所以这里就把bdev代表的这一对数据结构组成的东西叫做文件系统。 如果把bdev组织成和通常的文件系统大不相同的形式，是不是也可以完成本文中的功能？那么这时候就不把bdev叫做文件系统了，而它就是一堆普通的数据结构。
作者回复: 一切皆文件
2019-06-141 
一笔一画为什么查找ext4fs文件系统的内容需要devtmps来管理，感觉设计不太合理？作者回复: 一切皆文件，管理它也需要文件
2019-06-16
皮皮侠回答老师问题：还可以表示网络socket和管道2020-11-071
小庄.Jerry格式化的时候不会设置superblock吗2019-11-141- Geek_ae11ce最后这张图，尤其里边带了文字步骤，棒2023-07-18归属地：北京
Damoncui没有课代表可让我怎么活啊~2022-12-13归属地：北京
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