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Linux RAMDisk源码分析

发布时间:2014-11-30 15:29:11来源:linux网站作者:raintungli

在产品中使用了ramdisk, 看了一部分的源码,分析和共享一下。内核源码2.6.18。


安装ramdisk

ramdisk 在linux里面被认为是个内存的块设备,通常以rm0,rm1... 挂在dev下,首先需要格式化块设备成linux的文件系统,然后在将想使用的目录mount 到dev/rm0...下,这样操作目录,在目录里操作文件就在内存里。

ramdisk是一个块设备,需要格式化成linux能认识的文件系统(ext2,ext3),那么对ramdisk的 IO的操作 ,就绕不过page cache,也就是无意中多了一次内存复制。

通常在linux中,由于块设备的随机读写是急剧降低性能的,linux 系统中会有一些合并算法,我们将每次设备的请求认为是一个操作,那么在内核中不会将每一次的请求都提交给块设备,而是在一定的时间内把请求合并成一个队列,然后 调整队列里请求的顺序,尽量让请求(比如块设备中地址相近的)排序在相邻的位置,这样可以提高磁头访问的效率。

最后将队列提交给块设备,相见常用的四种电梯调度算法,就不描述了。

ramdisk是以内存作为访问的块设备,随机访问的速度非常块,调度算法不能提高IO的效率,反而因为合并请求而导致访问性能下降,所以ramdisk没有使用调度算法,在初始化ramdisk的时候,重新设置了queue的调度算法。


drivers/block/rd.c

static int __init rd_init(void) 

... 
blk_queue_make_request(rd_queue[i], &rd_make_request); 
.... 
}


在函数里rd_make_request,核心就是rd_blkdev_pagecache_IO

static int rd_blkdev_pagecache_IO(int rw, struct bio_vec *vec, sector_t sector, 
struct address_space *mapping) 

pgoff_t index = sector >> (PAGE_CACHE_SHIFT - 9); 
unsigned int vec_offset = vec->bv_offset; 
int offset = (sector << 9) & ~PAGE_CACHE_MASK; 
int size = vec->bv_len; 
int err = 0; 
 
do { 
int count; 
struct page *page; 
char *src; 
char *dst; 
 
count = PAGE_CACHE_SIZE - offset; 
if (count > size) 
count = size; 
size -= count; 
 
page = grab_cache_page(mapping, index);  
if (!page) { 
err = -ENOMEM; 
goto out; 

 
if (!PageUptodate(page)) 
make_page_uptodate(page); 
 
index++; 
 
if (rw == READ) { 
src = kmap_atomic(page, KM_USER0) + offset; 
dst = kmap_atomic(vec->bv_page, KM_USER1) + vec_offset; 
} else { 
src = kmap_atomic(vec->bv_page, KM_USER0) + vec_offset; 
dst = kmap_atomic(page, KM_USER1) + offset; 

offset = 0; 
vec_offset += count; 
 
memcpy(dst, src, count); 
 
kunmap_atomic(src, KM_USER0); 
kunmap_atomic(dst, KM_USER1); 
 
if (rw == READ) 
flush_dcache_page(vec->bv_page); 
else 
set_page_dirty(page); 
unlock_page(page); 
put_page(page); 
} while (size); 
 
out: 
return err; 

a. Grab_Cache_Page

grab_cache_page -> find_or_create_page


address_space *mapping,这是Ramdisk block 的块结构,通过index,可以很块的找到在ramdisk里面的内容(也可以说在默认的ramdisk里块和linux 的页的大小是一致的),而不是在 ext 文件系统中所表示的inode的address_space。

find_or_create_page, 是查找ramdisk里的页的位置,在ramdisk中内容是以页的形式来保存的,如果页面不存在,会生成新的页面,如果页面存在会锁住该页,同时加到lru cache的列表中去。该函数是允许睡眠的,在锁住页面的时候,会等待直到页面的状态位设置成set_bit(PG_locked, &(page)->flags),具体的函数__lock_page实现。