2024年4月30日发(作者：)
linux struct request 结构 -回复
Linux中的struct request 结构是用于管理和跟踪块设备I/O请求的数据
结构。在Linux内核中，块设备层使用struct request来表示应用程序发
送的读写请求，并将其传递给适当的设备驱动程序进行处理。本文将一步
一步地解释struct request 结构的组成和作用，以及其在Linux内核中的
操作。
一、struct request 结构的组成
struct request 结构定义在include/linux/blk_types.h头文件中，如下
所示：
struct request {
...
struct bdrequest {
...
sector_t __sector; /* The sector requested */
...
};
...
struct bio *bio; /* the associated bio */
...
struct blk_mq_ctx *mq_ctx;
...
sector_t __sector; /* see __sector definition */
...
unsigned long atomic_flags;
...
};
在这个结构中，最重要的字段是__sector和bio。__sector字段表示请求
的起始扇区，而bio字段包含了关于本次I/O请求的信息，如请求的块数
量、请求类型（读或写）、数据缓冲区等。此外，还有一些其他字段，如
mq_ctx（指向IO调度上下文的指针）和atomic_flags（用于原子操作和
同步）等。
二、struct request 结构的作用
struct request 结构的主要作用是管理和跟踪块设备I/O请求。当应用程
序通过调用read或write等系统调用发送I/O请求时，内核会为每个请
求分配一个struct request 结构，并将其传递给适当的设备驱动程序进行
处理。
设备驱动程序使用struct request 结构中的信息和字段来执行实际的I/O
操作。例如，设备驱动程序可以使用__sector字段确定请求的起始扇区，
并使用bio字段中的数据缓冲区来读取或写入数据。
此外，struct request 结构还通过链表的方式组织起来，以便内核可以轻
松地管理和调度多个I/O请求。这些链表包括等待处理的请求队列、正在
处理的请求队列和已完成的请求队列。
三、struct request 结构的操作
1. 初始化：
在将I/O请求发送到设备驱动程序之前，内核会使用blk_init_request函
数初始化struct request 结构。此函数将为请求分配内存，并对其进行适
当的初始化，以便设备驱动程序可以使用。
2. 处理：
设备驱动程序通过获取struct request 结构中的信息，执行实际的I/O操
作。例如，读取请求时，驱动程序使用__sector字段确定起始扇区，并使
用bio字段中的数据缓冲区读取数据。类似地，写入请求时，驱动程序使
用相同的字段来写入数据。
3. 调度：
Linux内核使用IO调度器来管理块设备的I/O请求。IO调度器使用运行
队列（runqueue）来管理处于等待状态的请求队列，并根据某种算法（如
CFQ、Deadline或Noop）对这些请求进行调度。通过调度器，内核可
以优化I/O操作的性能和效率。
4. 完成：
当设备驱动程序完成处理一个I/O请求时，它将更新struct request 结构
中的相关字段，以将其从正在处理的请求队列移动到已完成的请求队列。
内核可以通过检查这些标志来确定请求的状态和结果。
5. 释放：
一旦一个请求被完全处理并从已完成的请求队列中移除，内存和其他资源
将由内核释放。这确保了资源的有效利用。
四、总结
struct request 结构是Linux内核中用于管理和跟踪块设备I/O请求的重
要数据结构。它通过表示应用程序发出的读写请求，并通过链表的方式进
行组织，便于内核进行管理和调度。设备驱动程序使用struct request 结
构中的字段和信息来执行实际的I/O操作。通过使用IO调度器和相关函
数，内核可以高效地管理和调度多个I/O请求。最后，一旦一个请求完成，
相关的内存和资源将被释放，以确保资源的有效利用。在Linux中处理块
设备I/O请求的过程中，struct request 结构发挥着重要的作用。
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