這篇文章主要介紹了Linux操作系統(tǒng)中的塊設(shè)備是什么的相關(guān)知識(shí)，內(nèi)容詳細(xì)易懂，操作簡單快捷，具有一定借鑒價(jià)值，相信大家閱讀完這篇Linux操作系統(tǒng)中的塊設(shè)備是什么文章都會(huì)有所收獲，下面我們一起來看看吧。

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在Windows操作系統(tǒng)下磁盤設(shè)備似乎是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的設(shè)備，我們可以通過圖形界面對(duì)磁盤設(shè)備進(jìn)行管理。如圖1是Windows下的磁盤管理界面，可以通過這個(gè)界面清晰的看到磁盤設(shè)備，并且可以對(duì)其進(jìn)行格式化等操作。

圖1 Windows磁盤設(shè)備

Linux操作系統(tǒng)的磁盤設(shè)備并不直觀，在LInux系統(tǒng)中“一切皆文件”的理念下，磁盤設(shè)備其實(shí)是一個(gè)文件，只不過是一個(gè)比較特殊的文件。如圖2是某些磁盤和分區(qū)的文件路徑，其中黃色字體部分是磁盤的路徑(類似文件路徑)，而前面紅色方框內(nèi)的b表示這個(gè)文件是磁盤設(shè)備文件，而非普通文件。

圖2 Linux系統(tǒng)下磁盤設(shè)備

磁盤設(shè)備文件也是位于VFS(虛擬文件系統(tǒng))下面，與Ext4等文件系統(tǒng)類似(參考圖3)。用戶層面可以用訪問普通文件的接口(API)訪問磁盤。如下代碼是用Python實(shí)現(xiàn)的一個(gè)向磁盤寫入字符串的程序。代碼很簡單，就是打開磁盤所在的路徑(path)，然后調(diào)用write函數(shù)寫數(shù)據(jù)。

Linux系統(tǒng)中磁盤的本質(zhì)

通過上面的描述我們知道對(duì)于Linux操作系統(tǒng)來說，磁盤就是一個(gè)文件。而磁盤本身就是一個(gè)線性存儲(chǔ)空間(可以理解為一個(gè)大數(shù)組)，這種方式與文件也是非常類似的。鑒于上述相似性，Linux將磁盤設(shè)備抽象為一個(gè)文件并沒有任何不妥之處。

實(shí)質(zhì)上，在Linux操作系統(tǒng)磁盤設(shè)備是基于一個(gè)稱為bdev的偽文件系統(tǒng)來管理的，bdev文件系統(tǒng)是一個(gè)在內(nèi)存中的偽文件系統(tǒng)(在內(nèi)存的文件系統(tǒng)，無持久化的數(shù)據(jù))，位置與Ext4等文件系統(tǒng)相同。如圖3所示，bdev文件系統(tǒng)的位置為圖中紅色區(qū)域。

圖3 bdev文件系統(tǒng)位置

理解了塊設(shè)備的管理方式，再結(jié)合我們之前對(duì)文件系統(tǒng)的相關(guān)介紹，這樣就很容易理解后續(xù)的內(nèi)容了。在文件系統(tǒng)相關(guān)文章介紹中我們知道，不同文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵是其提供的函數(shù)集，而這個(gè)函數(shù)集是在打開文件的時(shí)候確定的。磁盤設(shè)備也是如此，當(dāng)我們打開磁盤設(shè)備時(shí)，操作系統(tǒng)根據(jù)磁盤設(shè)備的特性，會(huì)初始化inode中的函數(shù)集。而后續(xù)對(duì)該磁盤設(shè)備的讀寫操作就能通過該函數(shù)集完成。如下代碼所示  ，塊設(shè)備連同字符設(shè)備和管道都作為特殊的文件進(jìn)行處理，并初始化對(duì)應(yīng)的函數(shù)集。

完成函數(shù)集的初始化后，當(dāng)用戶調(diào)用VFS層的接口時(shí)，VFS層就可以找到具體的處理函數(shù)，進(jìn)而完成用戶的操作。這里的函數(shù)集與本地文件系統(tǒng)的函數(shù)集別無二致，差異在于普通文件系統(tǒng)需要管理目錄和文件，而bdev偽文件系統(tǒng)是將磁盤看作一個(gè)大文件，更簡單一些。

磁盤的緩存

既然磁盤偽文件系統(tǒng)bdev本身也是一個(gè)文件系統(tǒng)，因此自然也可以有緩存。這個(gè)緩存就是用于提升磁盤性能的緩存系統(tǒng)。磁盤的緩存系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的緩存系統(tǒng)類似，也是通過頁緩存來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)然，Linux磁盤的緩存是可以關(guān)閉的，此時(shí)將調(diào)用另外一套函數(shù)集。

這樣說起來可能比較抽象，下面我們以一個(gè)具體的例子來看一下磁盤緩存的具體實(shí)現(xiàn)。如下是磁盤偽文件系統(tǒng)的函數(shù)集，我們以寫數(shù)據(jù)為例進(jìn)行介紹。

圖4 磁盤函數(shù)集

寫數(shù)據(jù)的函數(shù)為blkdev_write_iter，該函數(shù)會(huì)調(diào)用generic_perform_write函數(shù)。如果大家閱讀過本號(hào)關(guān)于文件系統(tǒng)的文件的話，很清楚后者就是VFS中向頁緩存寫數(shù)據(jù)的函數(shù)。也就是說塊設(shè)備偽文件系統(tǒng)的邏輯與本地文件系統(tǒng)完全一致。

關(guān)于“Linux操作系統(tǒng)中的塊設(shè)備是什么”這篇文章的內(nèi)容就介紹到這里，感謝各位的閱讀！相信大家對(duì)“Linux操作系統(tǒng)中的塊設(shè)備是什么”知識(shí)都有一定的了解，大家如果還想學(xué)習(xí)更多知識(shí)，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。

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