Linux 块设备子系统 (block/) 文档索引

文档清单

文档	描述	源码位置
block_core.md	Block 核心结构: bio, request, request_queue, gendisk	block/blk-core.c, blk-mq.c
block_mq.md	MultiQueue 提交路径: blk_mq_submit_bio, hctx, tag	block/blk-mq.c
block_request.md	Request 处理: 分配, 合并, 分发, 完成	block/blk-mq.c
block_scheduler.md	I/O Scheduler: elevator, mq-deadline, bfq	block/elevator.c
block_genhd.md	GenHD 和分区: alloc_disk, add_partition, MSDOS/GPT	block/genhd.c
block_deep_dive_r1.md	深度分析 R1: bio结构, blk-mq, request生命周期, I/O scheduler	block/
block_deep_dive_r2.md	深度分析 R2: blk_mq_submit_bio, blk_mq_alloc_request, blk_mq_start_request, blk_mq_complete_request	block/

1. Block 核心数据结构 (block_core.md)

关键内容

struct bio: I/O 提交单元，包含 bi_opf, bi_iter, bi_io_vec
struct request: 调度单元，包含 cmd_flags, __sector, __data_len
struct request_queue: 请求队列管理
struct block_device: 块设备/分区表示
struct gendisk: 通用磁盘结构
__submit_bio(): Bio 提交入口
blk_mq_submit_bio(): Multi-queue 提交

关键函数

函数	文件:行号
__submit_bio	block/blk-core.c:627-650
blk_mq_submit_bio	block/blk-mq.c:3141-3264
blk_mq_bio_to_request	block/blk-mq.c:2685-2705

2. MultiQueue (block_mq.md)

关键内容

struct blk_mq_hw_ctx: 硬件队列，每硬件队列一个
struct blk_mq_ctx: Per-CPU 软件队列
struct blk_mq_tags: 标签管理
blk_mq_submit_bio(): Multi-queue 提交主入口
blk_mq_try_issue_directly(): 直接发行
blk_mq_run_hw_queue(): 运行硬件队列
调度器集成接口

关键函数

函数	文件:行号
blk_mq_submit_bio	block/blk-mq.c:3141-3264
blk_mq_try_issue_directly	block/blk-mq.c:2345-2400
blk_mq_insert_request	block/blk-mq.c:2295-2340
blk_mq_run_hw_queue	block/blk-mq.c:1850-1920
blk_mq_complete_request	block/blk-mq.c:1740-1790

3. Request 处理 (block_request.md)

关键内容

struct request: cmd_flags, rq_flags, timeout, deadline
Request 分配: blk_mq_alloc_rq()
Request 合并: blk_try_merge(), blk_mq_attempt_bio_merge()
Request 分发: __blk_mq_dispatch_rq_list()
Request 完成: blk_mq_complete_request(), blk_mq_end_request()
Request 超时处理

关键函数

函数	文件:行号
blk_mq_alloc_rq	block/blk-mq.c:2555-2600
blk_mq_attempt_bio_merge	block/blk-mq.c:3085-3140
blk_try_merge	block/blk-merge.c:40-80
__blk_mq_dispatch_rq_list	block/blk-mq.c:1950-2100

4. I/O Scheduler (block_scheduler.md)

关键内容

struct elevator_type: 调度器类型定义
struct elevator_queue: 调度器队列
mq-deadline: 最后期限调度器
bfq: Budget Fair Queueing 调度器
dispatch 钩子: dd_dispatch_request(), bfq_dispatch_request()
调度器切换

关键函数

函数	文件:行号
elevator_init_fn	block/elevator.c
dd_dispatch_request	block/mq-deadline.c
bfq_dispatch_request	block/bfq-iosched.c

5. GenHD 和分区 (block_genhd.md)

关键内容

struct gendisk: major, minors, part_tbl, queue, fops
struct block_device_operations: open, release, ioctl
alloc_disk(): 磁盘分配
device_add_disk(): 磁盘注册
add_partition(): 分区添加
MSDOS/MBR 分区表解析
GPT 分区表解析

关键函数

函数	文件:行号
alloc_disk	block/genhd.c
device_add_disk	block/genhd.c
add_partition	block/partitions/core.c
rescan_partitions	block/partitions/core.c
msdos_partition	block/partitions/msdos.c
gpt_partition	block/partitions/efi.c

架构总览

                    ┌─────────────────────────────────────────┐
                    │         用户空间进程                     │
                    └─────────────────┬───────────────────────┘
                                      │
                                      │ write()/read()
                                      ▼
                    ┌─────────────────────────────────────────┐
                    │      submit_bio() / submit_bio_noacct() │
                    └─────────────────┬───────────────────────┘
                                      │
                    ┌─────────────────┴───────────────────────┐
                    ▼                                       ▼
        ┌───────────────────────┐               ┌───────────────────────┐
        │   传统设备路径         │               │    blk_mq_submit_bio() │
        │  __submit_bio()       │               │    (Multi-Queue)       │
        │  disk->fops->submit  │               └──────────┬──────────────┘
        └───────────────────────┘                          │
                                                              ▼
                                                ┌───────────────────────┐
                                                │  blk_mq_bio_to_request │
                                                └──────────┬──────────────┘
                                                          │
                                          ┌───────────────┴───────────────┐
                                          ▼                               ▼
                              ┌─────────────────────┐       ┌─────────────────────┐
                              │  blk_mq_insert_request│       │ blk_add_rq_to_plug  │
                              │  (调度器队列)        │       │ (批量 plug)         │
                              └──────────┬──────────┘       └─────────────────────┘
                                         │
                                         ▼
                              ┌─────────────────────┐
                              │ __blk_mq_dispatch   │
                              │ _rq_list()          │
                              └──────────┬──────────┘
                                         │
                                         ▼
                              ┌─────────────────────┐
                              │  hctx->queue_rq()   │
                              │  (硬件队列回调)      │
                              └─────────────────────┘


gendisk 结构:
┌─────────────────────────────────────────┐
│ struct gendisk                          │
│  ├── major, first_minor, minors         │
│  ├── part_tbl (xa_array) ──► 分区表    │
│  ├── queue ──► request_queue            │
│  ├── fops ──► block_device_operations  │
│  └── part0 ──► 整个磁盘 block_device   │
└─────────────────────────────────────────┘

Bio → Request → Dispatch 完整路径

submit_bio()
    │
    ▼
submit_bio_noacct()
    │
    ▼
__submit_bio()
    │
    ├─[BD_HAS_SUBMIT_BIO not set]─> blk_mq_submit_bio()
    │                                    │
    │                                    ├─> blk_mq_peek_cached_request()
    │                                    ├─> bio_queue_enter()
    │                                    ├─> __bio_split_to_limits()
    │                                    ├─> bio_integrity_prep()
    │                                    ├─> blk_mq_attempt_bio_merge()
    │                                    ├─> blk_mq_get_new_requests()
    │                                    │     └─> blk_mq_get_request()
    │                                    ├─> blk_mq_bio_to_request()
    │                                    └─> blk_add_rq_to_plug() / 直接分发
    │
    └─[BD_HAS_SUBMIT_BIO set]────> disk->fops->submit_bio()

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文档清单 ​

1. Block 核心数据结构 (block_core.md) ​

关键内容 ​

关键函数 ​

2. MultiQueue (block_mq.md) ​

关键内容 ​

关键函数 ​

3. Request 处理 (block_request.md) ​

关键内容 ​

关键函数 ​

4. I/O Scheduler (block_scheduler.md) ​

关键内容 ​

关键函数 ​

5. GenHD 和分区 (block_genhd.md) ​

关键内容 ​

关键函数 ​

架构总览 ​

Bio → Request → Dispatch 完整路径 ​

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文档清单

1. Block 核心数据结构 (block_core.md)

关键内容

关键函数

2. MultiQueue (block_mq.md)

关键内容

关键函数

3. Request 处理 (block_request.md)

关键内容

关键函数

4. I/O Scheduler (block_scheduler.md)

关键内容

关键函数

5. GenHD 和分区 (block_genhd.md)

关键内容

关键函数

架构总览

Bio → Request → Dispatch 完整路径