簡介Linux Block I/O Layer (二) - 探討BIO (Block I/O) and Request 結構

上一篇文章簡單介紹page, bio和request結構的定位，本篇文章著重於探討bio與request結構是如何串起來的。底下將分別介紹reqeust queue、request、bio與bio_vec等資料結構。首先，下圖展示這四個資料結構的關係。



Request Queue
Request Queue用來將待處理的request串成一個雙向的鏈結串列，此結構 (struct request_queue)定義在include/linux/blkdev.h檔頭檔。

Request
一個request資料結構，即表示一次block I/O傳輸請求。結構裡的queuelist便是將整個request串起來的成員，bio成員代表該request所欲傳輸block I/O個數，buffer成員代表當前資料傳輸的buffer區塊。request資料結構裡還有許多其它成員，詳見include/linux/blkdev.h標頭檔。

BIO (Block I/O)
當block I/O layer上層 (可參考此篇文章的圖，Ex: 檔案系統或虛擬記憶體子系統)欲傳輸某一區塊時，該層便會產生一個bio結構並交由Block I/O Layer，Block I/O Layer將新請求的bio併入現有的request結構裡 (前提是該request結構裡的bio所欲傳輸的區塊磁區剛好跟新請求的bio所欲傳輸的區塊磁區相近，如此變能發揮更大的傳輸效益)，或者產生一個新的request結構並將此bio併入此request結構，此結構 (struct request_queue)定義在include/linux/bio.h標頭檔。

bio_vec (BIO Vector)
bio結構裡有一個稱為bi_io_vec一維陣列的成員，該陣列成員紀錄欲傳輸的資料緩衝區在記憶體何處。

【Reference】
1. Linux Device Driver, third edition
2. Linux Kernel Source 2.6.31
3. Request-based Device-mapper multipath and Dynamic load balancing
4. Understanding the Linux Kernel, Third Edition - Chapter 14. Block Device Drivers