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Linux nbd 网络块设备(2)-内核实现

news 来源：原创 2025/7/1 0:12:34

Linux nbd网络块设备(2)-内核实现

关注我，一起学习吧，后续持续更新内核相关

1. 概述：

内核linux/drivers/block/nbd.c 是nbd 网络设备的底层驱动实现逻辑。
本文主要介绍nbd 设备注册及I/O请求的处理逻辑。

2. nbd 设备的初始化：

在这里插入图片描述

disk 注册到内核后会产生/dev/nbdx 节点，后续nbd_client 可以通过该节点开始nbd 块设备传输；

设置tag_set.ops操作函数：

nbd->tag_set.ops = &nbd_mq_ops;
static const struct blk_mq_ops nbd_mq_ops = {.queue_rq	= nbd_queue_rq,.complete	= nbd_complete_rq,.init_request	= nbd_init_request,.timeout	= nbd_xmit_timeout,
};

设置disk 的操作函数:

该函数集主要用于nbd_client 打开nbd 设备，执行ioctl 指令，开始块传输等操作；

disk->fops = &nbd_fops;
static const struct block_device_operations nbd_fops =
{.owner =	THIS_MODULE,.open =		nbd_open,.release =	nbd_release,.ioctl =	nbd_ioctl,.compat_ioctl =	nbd_ioctl,.free_disk =	nbd_free_disk,
};

nbd 与tag_set 的关联：
- tag_set 是nbd的成员
- tag_set的driver_data 指向该nbd
```
nbd->tag_set
nbd->tag_set.driver_data=nbd
```
nbd 与disk的关联：
- disk 基于tag_set 分配并初始化
- disk 是nbd 的成员
- disk的private_data 指向该nbd
```
disk = blk_mq_alloc_disk(&nbd->tag_set, NULL);
nbd->disk = disk;
disk->private_data = nbd;
```

3. nbd 设备实例创建流程：

在这里插入图片描述

nbd_fops 是操作disk 时的相关处理函数，执行nbd_open时会实例化config
所有的ioctl cmd 均通过nbd_ioctl 进行处理，主要设置config 相关属性
执行完NBD_DO_IT 后，nbd 会更新硬件队列并将recv_work 提交工作队列
sock 存储关系：
- 可以通config→socks[connection_number]→sock 访问到链接nbd_client 建立的sock,基于该sock 读取nbd_client 的数据或发送相关cmd
```
//nbd.c nbd_add_socket()
sock = nbd_get_socket(nbd, arg, &err);
nsock->sock = sock;
socks[config->num_connections++] = nsock;
config->socks = socks;
```

3. nbd I/O 传输流程：

通过sock 将块层请求发送给服务端
- 以virtual-media 为例，将读取镜像的请求通过sock 发送给远程服务端
通过sock 读取来着服务端的响应及响应数据，然后存储到bio_vec 指定内存。供更底层设备获取。

3.1 nbd 块层请求及数据发送：

以virtual-meida 举例，USB层会将USB的请求转换为块请求，并通过nbd_queue_rq 将请求数据通过sock 发给服务端。

3.2 nbd 接收处理：

recv_work 触发：
- nbd 模组初始化执行nbd_dev_add 的时候，会创建recv_workq接收工作队列；
- nbd 响应NBD_DO_IT ioctl cmd 执行nbd_start_device(nbd);时，将recv_work 提交到recv_workq,内核调度会执行recv_workq的工作线程，并执行recv_work.
- 在recv_work 中主要通过socket读取服务端replay 并读取对应数据到bio_vec

Linux nbd 网络块设备(2)-内核实现

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