块内存磁盘无法读取/写入偏移量

Question

我正在创建一个非常简单的基于sbull的块RAM磁盘。

到目前为止，如果我使用dd读取/写入数据块，它可以正常工作，但是每当我尝试在其上挂载文件系统(有时还创建一个文件系统)时，我的驱动程序就会崩溃。

经过长时间的调试，我终于发现了问题所在，尽管我无法真正找到解决问题的方法。因此，我在此提出质询:)

每当用户空间应用程序使用偏移量创建对设备的请求时，驱动程序将无法工作！让我向您展示源代码，以便澄清：

首先，我使用mk_request (而不是使用request_queue)处理请求：

static void escsi_mk_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
{
        struct block_device *bdev = bio->bi_bdev;
        struct escsi_dev *esd = bdev->bd_disk->private_data;
        int rw;
        struct bio_vec *bvec;
        sector_t sector;
        int i;
        int err = -EIO;

        printk("request received nr. sectors = %lu\n",bio_sectors(bio));

        sector = bio->bi_sector;
        if (bio_end_sector(bio) > get_capacity(bdev->bd_disk))
                goto out;

        if (unlikely(bio->bi_rw & REQ_DISCARD)) {
                err = 0;
                goto out;
        }

        rw = bio_rw(bio);
        if (rw == READA)
            rw = READ;

        bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
                unsigned int len = bvec->bv_len;
                err = esd_do_bvec(esd, bvec->bv_page, len, bvec->bv_offset, rw, sector);
                if (err) {
                        printk("err!\n");
                        break;
                }
                sector += len >> SECTOR_SHIFT;
        }

out:
        bio_endio(bio, err);
}

esd_do_bvec函数：

static int esd_do_bvec(struct escsi_dev *esd, struct page *page,
                         unsigned int len, unsigned int off, int rw,
                         sector_t sector)
 {
            void *mem;
            int err = 0;
            unsigned int offset;
            int i;

        offset = off + sector * 512;

        printk("ESD RW=%d, len=%d, off=%d, offset=%d, sector=%lu\n",rw,len,off,offset,sector);

        mem = kmap_atomic(page);
        if (rw == READ) {
                memcpy(mem,esd->data+offset,len);
        } else {
                memcpy(esd->data+offset,mem,len);
        }
        kunmap_atomic(mem);

out:
        return err;
}

好的，所以基本上当我使用dd读写数据时，esd_do_bvec()中的变量"off“始终是0，不管我想在哪里写多少字节。文件系统显然总是以4KB块执行I/O，即使只需要替换一个字节，也会编写完整的块。

我确信在没有偏移量的情况下读写是正确的，因为我创建了一个与我的块RAM磁盘大小相同的文件，并使用dd将整个文件转储到我的设备中，然后得到设备的输出(也使用dd)，并且输入和输出文件完全相同。我还将相同的文件写入brd (Linux内核原始块RAM磁盘驱动程序)，输出结果与我的设备和brd设备相同。

但是--在某些特定的情况下，我尝试在我的设备上挂载或创建一个新的文件系统，它以某种方式获得带有偏移量的I/O请求，这时我的驱动程序就失败了。我认为我没有正确地处理偏移量。例如，当我尝试“挂载-t ext2 /dev/esda”时：

linux-xjwl:/home/phil/escsi # mount /dev/esda -t ext2 /mnt/esda1/
mount: wrong fs type, bad option, bad superblock on /dev/esda,
       missing codepage or helper program, or other error
       In some cases useful info is found in syslog - try
       dmesg | tail or so
linux-xjwl:/home/phil/escsi # dmesg|tail -n 10
[ 2239.275901] ESD RW=0, len=4096, off=0, offset=16384, sector=32
[ 2239.275947] request received nr. sectors = 8
[ 2239.275959] ESD RW=0, len=4096, off=0, offset=4096, sector=8
[ 2239.276516] request received nr. sectors = 8
[ 2239.276537] ESD RW=0, len=4096, off=0, offset=2097152, sector=4096
[ 2239.276606] request received nr. sectors = 8
[ 2239.276626] ESD RW=0, len=4096, off=0, offset=28672, sector=56
[ 2239.277535] request received nr. sectors = 2
[ 2239.277535] ESD RW=0, len=1024, off=1024, offset=2048, sector=2
[ 2239.277535] EXT4-fs (esda): VFS: Can't find ext4 filesystem

(p.s.：输出显示"EXT4“，但我运行的是"-t ext2")

我已经检查了设备中n.2扇区的内容，并且它确实包含ext2元数据(当然，因为我在尝试挂载之前运行了mkfs.ext2 )。所以我相信偏移有问题。到目前为止，我无法真正调试我的驱动程序，因为我无法提出一个请求，这将导致一个带有偏移量的I/O请求(例如，如果我尝试将一个字节写入我的设备，Linux将读取整个块并用一个不同的字节重写它)。

希望这对你来说不是个太简单的问题。

谢谢你，菲尔

请看下面彼得提供的答案。

如果您想知道esd_do_bvec()函数现在是什么样子，那么它就来了：

static int esd_do_bvec(struct escsi_dev *esd, char *buf,
                        unsigned int len, int rw, sector_t sector)
{
        int err = 0;
        unsigned int offset;

        // Please notice that we STILL have an offset to deal with, but
        // this offset comes in sectors and needs to be converted to a
        // a byte offset.
        offset = sector << SECTOR_SHIFT; // or multiply by 512

        //printk("ESD RW=%d, len=%d, off=%d, offset=%d, sector=%lu\n",rw,len,off,offset,sector);

        if (rw == READ) {
                memcpy(buf,esd->data+offset,len);
        } else {
                memcpy(esd->data+offset,buf,len);
        }
        return err;
}

Answer 1

每个段的偏移量并不是指来自块设备位置的偏移量，而是指向页面的偏移量。要使其成为非零，您可能需要编写运行read()和write()的自己的C程序。分配一个与页面对齐的缓冲区，然后从该缓冲区中的不同位置读取/写入缓冲区，这些缓冲区应该在bvec中显示为偏移。

尽管如此，LWN提醒您手动管理此页面偏移量，并建议使用宏bio_kmap_irq() ( bio_for_each_segment()变量bio上调用的宏)，负责原子kmap并管理偏移项。来源：http://lwn.net/Articles/26404/

您的代码将类似于：

    bio_for_each_segment(bvec, bio, i) {
            unsigned int len = bvec->bv_len;
            unsigned long flags;

            char *buf = bio_kmap_irq(bio, &flags);
            err = esd_do_bvec(esd, buf, len, rw, sector);
            bio_kunmap_irq(buf, &flags);

            if (err) {
                    printk("err!\n");
                    break;
            }
            sector += len >> SECTOR_SHIFT;
    }

当然，这会将esd_do_bvec的签名更改为直接接受内存缓冲区，而不是页面/偏移量。