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

static int __init rd_init(void)
{
     ...
     blk_queue_make_request(rd_queue[i], &rd_make_request);
....
}

在函数里rd_make_request，核心就是rd_blkdev_pagecache_IO

static int rd_blkdev_pagecache_IO(int rw, struct bio_vec *vec, sector_t sector,
				struct address_space *mapping)
{
	pgoff_t index = sector >> (PAGE_CACHE_SHIFT - 9);
	unsigned int vec_offset = vec->bv_offset;
	int offset = (sector << 9) & ~PAGE_CACHE_MASK;
	int size = vec->bv_len;
	int err = 0;

	do {
		int count;
		struct page *page;
		char *src;
		char *dst;

		count = PAGE_CACHE_SIZE - offset;
		if (count > size)
			count = size;
		size -= count;

		page = grab_cache_page(mapping, index); 
		if (!page) {
			err = -ENOMEM;
			goto out;
		}

		if (!PageUptodate(page))
			make_page_uptodate(page);

		index++;

		if (rw == READ) {
			src = kmap_atomic(page, KM_USER0) + offset;
			dst = kmap_atomic(vec->bv_page, KM_USER1) + vec_offset;
		} else {
			src = kmap_atomic(vec->bv_page, KM_USER0) + vec_offset;
			dst = kmap_atomic(page, KM_USER1) + offset;
		}
		offset = 0;
		vec_offset += count;

		memcpy(dst, src, count);

		kunmap_atomic(src, KM_USER0);
		kunmap_atomic(dst, KM_USER1);

		if (rw == READ)
			flush_dcache_page(vec->bv_page);
		else
			set_page_dirty(page);
		unlock_page(page);
		put_page(page);
	} while (size);

 out:
	return err;
}

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