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Linux RAMDisk 源碼分析

在產品中使用了ramdisk, 看了一部分的源碼,分析和共享一下。內核源碼 2.6.18

安裝ramdisk

ramdisk 在linux裡面被認為是個內存的塊設備,通常以rm0,rm1... 掛在dev下,首先需要格式化塊設備成linux的文件系統,然後在將想使用的目錄mount 到dev/rm0...下,這樣操作目錄,在目錄裡操作文件就在內存裡。

ramdisk是一個塊設備,需要格式化成linux能認識的文件系統(ext2,ext3),那麼對ramdisk的 IO的操作 ,就繞不過page cache,也就是無意中多了一次內存復制。

通常在linux中,由於塊設備的隨機讀寫是急劇降低性能的,linux 系統中會有一些合並算法,我們將每次設備的請求認為是一個操作,那麼在內核中不會將每一次的請求都提交給塊設備,而是在一定的時間內把請求合並成一個隊列,然後 調整隊列裡請求的順序,盡量讓請求(比如塊設備中地址相近的)排序在相鄰的位置,這樣可以提高磁頭訪問的效率。

最後將隊列提交給塊設備,相見常用的四種電梯調度算法,就不描述了。

ramdisk是以內存作為訪問的塊設備,隨機訪問的速度非常塊,調度算法不能提高IO的效率,反而因為合並請求而導致訪問性能下降,所以ramdisk沒有使用調度算法,在初始化ramdisk的時候,重新設置了queue的調度算法。

drivers/block/rd.c

  1. static int __init rd_init(void)  
  2. {  
  3.      ...  
  4.      blk_queue_make_request(rd_queue[i], &rd_make_request);  
  5. ....  
  6. }  

在函數裡rd_make_request,核心就是rd_blkdev_pagecache_IO
  1. static int rd_blkdev_pagecache_IO(int rw, struct bio_vec *vec, sector_t sector,  
  2.                 struct address_space *mapping)  
  3. {  
  4.     pgoff_t index = sector >> (PAGE_CACHE_SHIFT - 9);  
  5.     unsigned int vec_offset = vec->bv_offset;  
  6.     int offset = (sector << 9) & ~PAGE_CACHE_MASK;  
  7.     int size = vec->bv_len;  
  8.     int err = 0;  
  9.   
  10.     do {  
  11.         int count;  
  12.         struct page *page;  
  13.         char *src;  
  14.         char *dst;  
  15.   
  16.         count = PAGE_CACHE_SIZE - offset;  
  17.         if (count > size)  
  18.             count = size;  
  19.         size -= count;  
  20.   
  21.         page = grab_cache_page(mapping, index);   
  22.         if (!page) {  
  23.             err = -ENOMEM;  
  24.             goto out;  
  25.         }  
  26.   
  27.         if (!PageUptodate(page))  
  28.             make_page_uptodate(page);  
  29.   
  30.         index++;  
  31.   
  32.         if (rw == READ) {  
  33.             src = kmap_atomic(page, KM_USER0) + offset;  
  34.             dst = kmap_atomic(vec->bv_page, KM_USER1) + vec_offset;  
  35.         } else {  
  36.             src = kmap_atomic(vec->bv_page, KM_USER0) + vec_offset;  
  37.             dst = kmap_atomic(page, KM_USER1) + offset;  
  38.         }  
  39.         offset = 0;  
  40.         vec_offset += count;  
  41.   
  42.         memcpy(dst, src, count);  
  43.   
  44.         kunmap_atomic(src, KM_USER0);  
  45.         kunmap_atomic(dst, KM_USER1);  
  46.   
  47.         if (rw == READ)  
  48.             flush_dcache_page(vec->bv_page);  
  49.         else  
  50.             set_page_dirty(page);  
  51.         unlock_page(page);  
  52.         put_page(page);  
  53.     } while (size);  
  54.   
  55.  out:  
  56.     return err;  
  57. }  

a. Grab_Cache_Page

grab_cache_page -> find_or_create_page

address_space *mapping,這是Ramdisk block 的塊結構,通過index,可以很塊的找到在ramdisk裡面的內容(也可以說在默認的ramdisk裡塊和linux 的頁的大小是一致的),而不是�� ext 文件系統中所表示的inode的address_space。

find_or_create_page, 是查找ramdisk裡的頁的位置,在ramdisk中內容是以頁的形式來保存的,如果頁面不存在,會生成新的頁面,如果頁面存在會鎖住該頁,同時加到lru cache的列表中去。該函數是允許睡眠的,在鎖住頁面的時候,會等待直到頁面的狀態位設置成set_bit(PG_locked, &(page)->flags),具體的函數__lock_page實現

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