Linux 0.11 内核在 hd_out 之后磁盘准备数据时做什么？

Question

我正在探索 Linux 0.11 源代码，特别是它如何将数据从磁盘读取到内存中。我一直在分析

hd_out

函数以及

do_hd_request

中相关的

hd.c

。

以下是相关代码片段：

#define CURRENT (blk_dev[MAJOR_NR].current_request)

// hd.c
void do_hd_request(void) {
    ...
    unsigned int dev = MINOR(CURRENT->dev);
    unsigned int block = CURRENT->sector;
    ...
    nsect = CURRENT->nr_sectors;
    ...
    if (CURRENT->cmd == WRITE) {
        hd_out(dev, nsect, sec, head, cyl, WIN_WRITE, &write_intr);
        // Poll status register to check if ready to write
        for (i = 0; i < 3000 && !(r = inb_p(HD_STATUS) & DRQ_STAT); i++);
        if (!r) {
            bad_rw_intr();
            goto repeat;
        }
        port_write(HD_DATA, CURRENT->buffer, 256);
    } else if (CURRENT->cmd == READ) {
        hd_out(dev, nsect, sec, head, cyl, WIN_READ, &read_intr);
    } else
        panic("unknown hd-command");
}

static void hd_out(unsigned int drive, unsigned int nsect, unsigned int sect,
                   unsigned int head, unsigned int cyl, unsigned int cmd,
                   void (*intr_addr)(void)) {
    ...
    do_hd = intr_addr;
    outb_p(hd_info[drive].ctl, HD_CMD);
    port = HD_DATA;
    outb_p(hd_info[drive].wpcom >> 2, ++port);
    outb_p(nsect, ++port);
    outb_p(sect, ++port);
    outb_p(cyl, ++port);
    outb_p(cyl >> 8, ++port);
    outb_p(0xA0 | (drive << 4) | head, ++port);
    outb(cmd, ++port);
}

根据我的理解，

hd_out

向磁盘发出命令并分配适当的中断处理程序（例如，

read_intr

或

write_intr

）。然后磁盘开始准备数据。我的问题是：磁盘准备数据时内核做了什么？

我假设内核应该切换到另一个进程（通过计时器中断或类似机制），但是当我调试该进程时，我注意到在

hd_out

之后，执行的下一条指令是磁盘中断处理程序（例如，

hd_interrupt

），表明磁盘已立即准备就绪。这种行为看起来很奇怪，因为我预计在磁盘准备期间会发生进程切换。

• 在等待磁盘准备期间内核是否会切换到另一个进程？
• 如果没有发生进程切换，内核如何确保不浪费CPU周期？

对此行为的任何澄清将不胜感激！

Answer 1

它切换到不同的进程。

您缺少的是：存在一个请求队列。当进程读取或写入时，它不会直接调用

do_hd_request()

。相反，它将请求放入队列中，然后进入睡眠状态。如果队列为空，它只会调用

do_hd_request()

。

当磁盘操作完成时，磁盘中断会将请求标记为已完成，唤醒等待该请求的进程，然后从队列中发出下一个请求。因此，除非队列为空，否则您的请求将由中断处理程序在完成前一个请求后发出。这就是为什么从

do_hd_request()

调用

hd_interrupt

。

相关代码：

• 发出请求并继续执行：

  fs/buffer.c

  寻找

  wait_for_buffer()

  和

  ll_rw_block()

• 将请求添加到队列：

  kernel/blk_drv/ll_rw_blk.c

  注意：对于 HDD，

  (dev->request_fn)()

  将解析为

  do_hd_request()

  。
• 硬盘中断：

  kernel/system_call.s:hd_interrupt

  。致电

  read_intr()

  或

  write_intr()

  。
• 读/写完成处理程序：

  kernel/blk_drv/hd.c

  。再次呼叫

  do_hd_request()

  ，以及

  end_request()

• 结束请求并唤醒进程：

  kernel/blk_drv/blk.h