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从硬件+操作系统的角度解释为什么操作系统的IO单位是磁盘块

意思是:每次磁盘驱动程序,能写入到硬盘缓存区的数据大小 = buffer_head 代表的大小,线程会等待磁盘缓冲区的内容真正刷入扇区中 写入完成后再唤醒线程,再次将一个块写入到磁盘缓冲区。 ?...我们用旧一点的 Linux 版本验证一下,下图出自 毛德操的《Linux源代码情景分析》 在磁盘的驱动程序向磁盘相关的控制寄存器写入控制信息之后(写入起始扇区号,读还是写等信息) 能向硬盘的写入的 字(...驱动程序是硬件厂商(当前考虑硬盘)结合目标操作系统编写的,需要依赖目标操作系统的数据结构(结构体定义),那么也就可以硬件厂商会根据 linux 不同版本的 buffer_head 的大小,还要自己制造的硬件的规格...节点大小为一个磁盘块,使得一次IO操作就能完成一个节点的写入,读/写一个块 只用一次 中断唤醒,提高效率 关于中断程序和驱动程序的区别: 驱动程序 主要负责对硬件设备的读写,因为不同硬件制造厂商制造硬件的规格各不相同...读写当然属于硬件规格的范畴,而且多事一些对控制寄存器和数据寄存器的读写操作(如果操作系统支持 in,out 指令,输入输出几乎都用in ,out) 包括写外设的某些控制寄存器,以准备读写,以及把数据写出到硬件的数据寄存器

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计算机硬件组成(3)

Linux系统把内存分为两种区域: buffer:攒一大波数据,写入到内存中,在刷入到硬盘中,这个数据的内存空间叫缓冲区(buffer)*** cache:把硬盘的数据在内存中缓存好,cpu取的时候可以直接从内存中读取...,扇区典型的值是512字节 磁道 扇区:硬盘的最小读写单位是一个扇区=》512Bytes           操作系统读写的最小单位是一个block块->8扇区的大小->4k 柱面 分区指的就是从一个柱面开始到另外一个柱面结束...,中间所包含的所有盘片所对应的磁盘 ps: buffer缓冲区-》大卡车 操作系统的block块-》收纳箱 硬盘的扇区-------->单个快递盒子 大卡车里存放了n个收纳箱...虚拟内存:swap分区 许多计算机支持虚拟内存机制,该机制使计算机可以运行大于物理内存的程序,方法是将正在使用的程序放入内存取执行,而暂时不需要执行的程序放到磁盘的某块地方,这块地方成为虚拟内存,在linux...对于每种设备,系统会检查其设备驱动程序是否存在,如果没有,系统则会要求用户按照设备驱动程序。一旦有了全部的设备驱动程序,操作系统就将它们调入内核。

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4KB 扇区磁盘上的 Linux:实际建议

为何更改为 4096 字节扇区? 如果您熟悉磁盘结构,就知道磁盘是被分解成扇区 的,大小通常是 512 字节;所有读写操作均在成倍大小的扇区中进行。...想一下,当 Linux 想在一个带 4096 字节扇区的新磁盘上读写这些数据结构时,会发生什么事情。...如果文件系统数据结构正好与底层物理分区大小一致,对 4096 字节数据结构的读写会产生对单一扇区读写。...硬盘的固件不需要做任何特别的事;但是当文件系统数据结构与底层物理扇区不完全一致时,读写操作必须使用两个物理扇区。...回页首 确定物理扇区大小 从理论上,Linux 内核应该在 /sys/block/sdX/queue/physical_block_size pseudo-file 中返回物理扇区大小相关信息,在 /sys

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笔记 | 4K对齐、低级格式化、MBR引导记录?都是些啥玩意儿

上面这样的运作大体上和文件系统的结构是非常相似的,逻辑文件系统使用的当不是直接的物理地址,而是逻辑地址,就像老板开会总是张口头部,闭口私域流量这些互联网黑话。...基本文件系统无情地向设备驱动程序发送通用命令,比如端茶倒水拿外卖,具体坐电梯下去还是走楼梯下去,人家不在乎。一般来说可能是你的Leader,但我Leader还是很好的。...I/O控制具备两套法宝,一套是专门应付设备的的设备驱动程序(码农勤劳的双手),一副是应付文件系统的I/O中断处理程序(应付Leader,时不时要打断你叫你干点什么,比如“看看这个bug?”...而因为扇区比较小的,往往数据又很大,数据的读写在逻辑上就不是一个扇区一个扇区读写了,而是以一个基本的单位进行。...在Windows中称为簇,UNIX和Linux中则为块,以连续的几个扇区为基本单位来组织。 基本逻辑结构 扇区和4K对齐 我们常常听说,对磁盘进行4K对齐可以提高磁盘的效率。

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linux读写

读写锁 与互斥量类似,但读写锁允许更高的并行性。其特性为:写独占,读共享。 读写锁状态: 一把读写锁具备三种状态: 1. 读模式下加锁状态 (读锁) 2. 写模式下加锁状态 (写锁) 3....不加锁状态 读写锁特性: 1. 读写锁是“写模式加锁”时, 解锁前,所有对该锁加锁的线程都会被阻塞。 2....那么读写锁会阻塞随后的读模式锁请求。优先满足写模式锁。读锁、写锁并行阻塞,写锁优先级高 读写锁也叫共享-独占锁。当读写锁以读模式锁住时,它是以共享模式锁住的;当它以写模式锁住时,它是以独占模式锁住的。...pthread_rwlock_tryrdlock函数 pthread_rwlock_trywrlock函数 pthread_rwlock_unlock函数 以上7 个函数的返回值都是:成功返回0, 失败直接返回错误号...函数 以读方式请求读写锁。

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linux读写锁_共享内存读写

一、读写锁是什么?...读写锁其实还是一种锁,是给一段临界区代码加锁,但是此加锁是在进行写操作的时候才会互斥,而在进行读的时候是可以共享的进行访问临界区的 ps:读写锁本质上是一种自旋锁 二、为什么需要读写锁?...读写之间是互斥的—–>读的时候写阻塞,写的时候读阻塞,而且读和写在竞争锁的时候,写会优先得到锁 四、自旋锁&挂起等待是锁?...1.自旋锁 自旋锁是在发生获取不到锁的时候,会直接等待,不会被CPU直接调度走,而是会一直等到获取到锁,因为此锁是一直的在等待,所以不会有调度的开销,故此锁的效率比挂起等待锁的效率高,但是此锁会因不停的查看锁的释放情况...---->读和写在同时竞争锁的时候,写会优先的得到锁 互斥---->读的时候写阻塞,写的时候读阻塞 4.相关函数 (1)pthread_rwlock_init()—->初始化函数 功能:初始化读写

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Linux设备驱动程序(四)——调试技术

buffer, dev_t dev); 这两个宏均将设备编号打印到给定的缓冲区,其唯一的区别是 print_dev_t 返回的是打印的字符数,而format_dev_t 返回的是缓冲区,这样,它的返回值可直接作为调用...在 Linux 系统中对 /proc 的使用很频繁。现代 Linux 发行版中的很多工具都是通过 /proc 来获取它们需要的信息,例如 ps、top 和 uptime。...相反,如果我们将start 设置为非空值,内核将认为由 *start 指向的数据是 offset 指定的偏移量处的数据,可直接返回给用户。...也就是说我们将创建一个 file_operations 结构(即用于字符驱动程序的相同结构),这个结构将实现内核在该 /proc 文件上进行读取和定位时所需的所有操作。幸运的是,这一过程非常直接。...Linux 的可装载模块是 ELF 格式的可执行映像,模块会被划分为许多代码段。

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23.Linux-块设备驱动(详解)

通过上节的块设备驱动分析,本节便通过内存来模拟块设备驱动 ,方便我们更加熟悉块设备驱动框架 参考内核自带的块设备驱动程序: drivers/block /xd.c   drivers/block /z2ram.c...elv_next_request()访问它,而不能直接访问 struct list_head queuelist; struct list_head donelist; /*...char *buffer; //当前请求队列链表的申请里面的数据,用来读写扇区数据(源地址) ... ... }; 2.本节需要的函数如下: int register_blkdev...end_request()来结束获取申请) void end_request(struct request *req, int uptodate); 结束获取申请, 当uptodate==0,表示使用该申请读写扇区失败...2)使用rq_data_dir()来获取每个申请的读写命令标志,为 0(READ)表示读, 为1(WRITE)表示写 3)使用memcp()来读或者写扇区(缓存) 4)使用end_request()来结束获取的每个申请

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xv6(10) 文件系统:磁盘&缓冲区

IDE接口 寄存器 首先来了解磁盘的一些寄存器: xv6 中磁盘驱动程序需要用到的寄存器如上所示,没有翻译,有些也不太好翻译,就直接看英文吧,应该也能看懂,我们一个一个来看: 0x1F0/Data,唯一一个...在前面理论说过,操作系统或者说文件系统层面磁盘读写的单位是块,磁盘自己本身的读写单位是扇区,一般块大小等于一个或多个扇区的大小。...CPU 不能直接和磁盘进行数据交换,要用内存来中转或者说是缓存,所以进程要读写磁盘的数据的话都不是直接对磁盘进行读写的,而是读写磁盘在内存中的缓存,随后再同步到磁盘。...磁盘操作需要的参数已经传给磁盘了,现在该发送命令了,向命令寄存器(0x1F7) 发送相应的命令,这里只使用了读写两种命令,当然两种命令又分为读写一个扇区还是读写多个扇区,这个就还是跟块大小相关了,xv6...里面就是读写一个扇区的命令。

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Linux设备驱动程序(三)——字符驱动

scullpipe 的内部将展示阻塞读写和非阻塞读写如何实现,而不必采取中断,尽管真实的驱动使用硬件中断来同步它们的设备,阻塞和非阻塞操作的主题是重要的并且与中断处理是分开的。...然后内核通过设备文件提供的主设备找到设备驱动程序(操作设备由驱动程序实现)。最后通过主设备号和次设备构成的设备号找到正确的设备。...有了操作的对象(设备)和操作的方法(驱动程序)那就可以完成了我们的要求。 一个驱动程序可以操作多个设备,所以不同的设备可以具有相同的主设备号。...特别地注意的是,读写权限的检查是使用 f_mode 而不是 f_flags 。所有的标量定义在头文件 中。...如果想尝试比较简单的字符驱动实现,可以查看我的另一篇驱动开发之 hello 驱动程序实现的文章: 荔枝派Zero(全志V3S)驱动开发之hello驱动程序

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五分钟聊完磁盘

“部分树的年轮照片都要付费下载了,不敢直接白嫖,阔怕阔怕。 磁盘被组织成柱面形式,每个盘用轴相连,每一个柱面包含若干磁道,每个磁道由若干扇区组成。...控制器也可以在一个驱动程序上进行读写操作,与此同时让另外的驱动器进行寻道操作,但是软盘控制器不能在两个驱动器上进行读写操作。 RAID RAID 称为 磁盘冗余阵列,简称 磁盘阵列。...磁盘臂调度算法 下面我们来探讨一下关于影响磁盘读写的算法,一般情况下,影响磁盘快读写的时间由下面几个因素决定 寻道时间 - 寻道时间指的就是将磁盘臂移动到需要读取磁盘块上的时间 旋转延迟 - 等待合适的扇区旋转到磁头下所需的时间...一些磁盘控制器为软件提供了一种检查磁头下方当前扇区号的方法,使用这样的控制器,能够进行另一种优化。如果对一个相同的柱面有两个或者多个请求正等待处理,驱动程序可以发出请求读写下一次要通过磁头的扇区。...稳定存储器 磁盘经常会出现错误,导致好的扇区会变成坏扇区驱动程序也有可能挂掉。

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22.Linux-块设备驱动之框架详细分析(详解)

,是按扇区大小来读写数据的,若读写的数据小于扇区的大小,就会需要缓存区, 可以随机读写设备的任意位置处的数据,例如 普通文件(*.txt,*.c等),硬盘,U盘,SD卡, 3.块设备结构: 段(Segments...是Linux内存管理机制中一个内存页或者内存页的一部分。 块  (Blocks):   由Linux制定对内核或文件系统等数据处理的基本单位。通常由1个或多个扇区组成。...(对Linux操作系统而言) 扇区(Sectors):块设备的基本单位。...disk扇区中,当读写失败返回0,成功返回1    end_request(req, res); //申请队列中的的申请已处理结束,当res=0,表示读写失败 } } (1)为什么要...注册gendisk结构体 未完待续~ ~下节便开始写块设备驱动程序

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Linux系统驱动之Framebuffer驱动程序框架

资料下载 coding无法使用浏览器打开,必须用git工具下载: git clone https://e.coding.net/weidongshan/linux/doc_and_source_for_drivers.git...视频观看 百问网驱动大全 Framebuffer驱动程序框架 1....怎么编写字符设备驱动程序 驱动主设备号 构造file_operations结构体,填充open/read/write等成员函数 注册驱动:register_chrdev(major, name, &fops...Framebuffer驱动程序框架 分为上下两层: fbmem.c:承上启下 实现、注册file_operations结构体 把APP的调用向下转发到具体的硬件驱动程序 xxx_fb.c:硬件相关的驱动程序...怎么编写Framebuffer驱动程序 核心: 分配fb_info framebuffer_alloc 设置fb_info var fbops 硬件相关操作 注册fb_info register_framebuffer

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干货:Linux 文件系统与持久性内存介绍

机械硬盘和 NAND 闪存的主要区别如下: 机械硬盘的最小读写单位是扇区扇区的大小一般是 512 字节:NAND 闪存的最 小读写单位是页或子页。...IO 调度器:访问机械硬盘时,移动磁头寻找磁道和扇区很耗时,如果把读写请求按照扇区号排序, 可以减少磁头的移动,提高吞吐量。...通过将数据介质直接连接至内存总线,CPU 可以直接访问数据,无需任何驱动程序或 PCIe 开销。...读写直接操作PMEM上的数据,文件系统需要在mount 的时候,加入 "-o dax"参数。...此处显示的 PMEM 名称空间不能使用 DAX,它会使用 BTT 来提供扇区写入原子性。每次通过 PMEM 块驱动程序进行扇区写入时,BTT 都会分配一个新的扇区来接收新数据。

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Linux设备驱动程序(一)——设备驱动简介

前言 这一部分主要是用来介绍 Linux 设备驱动程序的一些基本概念,包括:Linux 设备驱动程序的作用、内核功能的划分、设备和模块的分类以及版本编号。...一、Linux 设备驱动程序的作用 设备驱动程序就像一个个的“黑盒子”,使某个特定硬件响应一个定义良好的内部编程接口,这些操作完全隐藏了设备的工作细节。...用户的操作通过一组标准化的调用执行,而这些调用独立于特定的驱动程序。将这些调用映射到作用于实际硬件的设备特有操作上,则是设备驱动程序的任务。...另外,Linux 支持多个文件系统类型,就是说,物理介质上不同的数据组织方式。例如,磁盘可被格式化成标准 Linux 的 ext3 文件系统,普遍使用的 FAT 文件系统,或者其他几个文件系统。...Linux,相反,允许应用程序读写一个块设备象一个字符设备一样 – 它允许一次传送任意数目的字节。结果就是,块和字符设备的区别仅仅在内核在内部管理数据的方式上,并且因此在内核/驱动的软件接口上不同。

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