Linux RAMDisk 源码分析


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

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

在函数里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，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

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