4.bio、request和request_queue

通常一个bio对应上层传递给块层的I/O请求；每个bio结构体实例及其包含的bvec_iter、bio_vec结构体实例描述了该I/O请求的开始扇区、数据方向(读还是写)，数据放入的页，
其定义如代码清单13.3所示。

struct bvec_iter
{
	sector_t bi_sector;
	unsigned int bi_size;
	unsigned int bi_idx;
	unsigned int bi_bvec_done;
}
struct bio
{
	struct bio *bi_next;
	struct block_device *bi_bdev;
	unsigned long bi_flags;
	unsigned long bi_rw;
	......
	struct bvec_iter bi_iter;
	struct bio_vec *bi_io_vec;
	struct bio_set *bi_pool;
	struct bio_vec bi_inline_vecs[0];
}

与bio对应的数据每次存放的内存不一定是连续的，bio_vec结构体用来描述与这个bio请求对应的所有的内存，他可能不总是在一个页面里面，因此需要一个向量。向量中的每个元素实际是一个[page,offset,len]，我们称它为一个片段。

struct bio_vec
{
	struct page *bv_page;
	unsigned int bv_len;
	unsigned int bv_offset;
}

I/O调度算法可将连续的bio合并成一个请求，请求是bio经由I/O调度进行调整后的结果，这是请求和bio的区别。因此，一个request(请求)可以包含多个bio，当bio被提交给I/O调度器时，I/O调度器可能会将这个bio插入现存的请求中，也可能生成新的请求。
每个块设备或者块设备分区都对应有自己的request_queue,从I/O调度器合并和排序出来的请求会被分发(Dispatch)到设备级的request_queue。

下面看一下驱动中涉及到处理bio，request和request_queue的主要API。
（1）初始化请求队列

request_queue_t *blk_init_queue(request_fn_proc *rfn，spinlock_t *lock);

第一个参数是请求处理函数的指针，
第二个参数是控制访问队列权限的自旋锁，
这个函数会发生内存分配的行为，他可能会失败，因此一定要检查他的返回值。这个函数一般在块设备的初始化过程中调用。
（2）清除请求队列

void blk_cleanup_queue(request_queue_t *q);

这个函数完成请求队列返回给系统的任务，一般在块设备驱动卸载过程中调用。
（3）分配请求队列

request_queue_t *blk_alloc_queue(int gfp_mask);

对于RAMDISK这种完全随机访问的非机械设备，并不需要复杂的I/O调度，这个时候可以直接踢开I/O调度器，使用如下函数来绑定请求队列和制造请求函数（make_request_fn）。

void blk_queue_make_request(request_queue_t *q,make_request_fn *mfn);

blk_alloc_queue()和blk_queue_make_request（）结合起来使用的逻辑一般是：

xxx_queue = blk_alloc_queue(GFP_KERNEL);
blk_queue_make_request(xxx_queue,xxx_make_request);

(4)提取请求

struct request *blk_peek_request(struct request_queue *q);

上述函数用于返回下一个要处理的请求(由I/O调度器决定)，如果没有请求则返回NULL。他不会清除请求，而是仍然将这个请求保留在队列上。原先的老的函数elv_next_request()已经不再存在。
（5）启动请求

void blk_start_request(struct request *req);

从请求队列中移除请求，原先的老的API blkdev_dequeue_request()会在blk_start_request()内部被调用。
我们可以考虑使用blk_fetch_request()函数，他同时做完了blk_peek_request（）(提取请求)和blk_start_request（）的工作。

struct request *blk_fetch_request(struct request_queue *q)
{
	struct request *rq;
	rq = blk_peek_request(q);
	if(rq)
	{
		blk_start_request(rq);
	}
	return rq;
}

（6）遍历bio和片段
_rq_for_each_bio（）遍历一个请求的所有bio。

#define _rq_for_each_bio(_bio,rq) \
		if(rq->bio)
		{
			for(_bio = rq->bio;_bio;_bio=_bio->bi_next);
		}

bio_for_each_segment（）遍历一个bio的所有bio_vec。
rq_for_each_segment（）迭代遍历一个请求所有bio所有segment。
(7)报告完成

void _blk_end_request_all(struct request *rq,int error);
void blk_end_request_all(struct request *rq,int error);

若我们用blk_queue_make_request()绕开I/O调度，但是在bio处理完成后应该使用bio_endio()函数通知处理结束：

#define bio_io_error(bio) bio_endio((bio),-EIO);