SylixOS块设备驱动开发(三)

SylixOS块设备框架

1. 从功能角度

从功能角度，SylixOS块设备框架大致可以分为5个部分：

• 用户层的APP通过对文件读写来操作块设备。
• 各种文件通过内核提供的文件系统进行统一的管理。
• 文件最终是需要保存在存储设备上的，不同的存储设备需要使用不同的通信协议进行数据传输和控制。
• 不同协议的块设备驱动最终都是以基础块设备驱动为基石的，学好基础块设备驱动是为以后学习SD等设备驱动打好基础。
• 不同的块设备通过各种不同的接口接入到系统中。

2. 从块缓冲角度

由于磁盘的速度低于CPU和内存的速度，所以为了提高系统的整体性能，一般都会在系统中添加磁盘扇区缓冲，将常用的扇区缓存在内存中，这样读写某个扇区就是读写内存，从而提高性能。在SylixOS中，数据在应用程序和设备之间可能会经过4种缓冲区，3次拷贝：

对于超高速设备，引入块缓冲可能会降低整体的性能，比如对于NVMe设备来说，在SylixOS下不使用块缓冲可以达到更好的性能。

• APP Buffer：应用层buffer，用来保存想要读写的数据。
• DiskCache Buffer：磁盘缓冲区，保存一个磁盘设备经常需要读写的扇区，大小通常为几十到几百KB。
• Burst Buffer：每种磁盘都有一个最佳传输的扇区大小，在这个最佳扇区大小传输下，磁盘速度达到最高。在SylixOS下，针对读写可以分别有对应的Burst Buffer，大小一般为几十个扇区大小。
• 如果设备控制器支持DMA传输的话，在底层驱动中可能还会有驱动自己管理的DMA Buffer。当然有的设备可能直接将Burst Buffer用于DMA传输的缓冲区，在这种情况下需要将Burst Buffer申请为非cache类型或者申请为带cache 类型然后传输时手动刷新或失效cache。

这里额外讲述下存储设备最佳猝发大小的概念，存储设备都有一个最佳的猝发传输大小，这个值不同的存储设备都不一定相同，具体大小可以参考设备的相关资料或者进行实际测试得到，亦可以采用经验值。比如 下图所示的是某个平台下的 sata 磁盘在不同的扇区个数下的传输速度，可以看出该 sata 盘的最佳猝发扇区数是 64，当一次传输的扇区数大于 64 时，传输速度基本不会再有太大的提升了。