LINUX MMC 子系統分析(五)MMC driver模塊分析

前面我們介紹了MMC 子系統驅動模型、mmc host模塊，本篇主要介紹MMC Driver模塊，在前面幾篇文章中，我們已經說明mmc 子系統已實現mmc driver，即針對所有的mmc card（除 sdio設備外，包括mmc/sd/tf等存儲卡），均可以使用該mmc driver。

下面我們分析下mmc 子系統為何實現了統一的mmc driver，主要有如下幾點：

1. Mmc host已提供了訪問mmc card的方法（mmc_host->request）；
2. mmc/emmc/sd等協議規範均已定義mmc card（包括mmc/sd/tf等存儲卡）支持的命令格式以及狀態流轉機制、寄存器定義等信息，因此可使用統一的驅動程序實現對所有廠家的card通信（這是由協議規範規定的，比如針對nandflash驅動模塊，也不需要為nandflash設備實現特定驅動，因其協議規範也規定了nandflash需要支持的操作及通信格式等等）

基於以上幾點，並不需要針對各廠家的mmc card，實現特殊的mmc driver，因此mmc 子系

統實現了統一的mmc driver；

本次介紹的內容包括如下幾點：

一、相關的數據結構及關聯說明

二、mmc driver的probe/remove

相關的數據結構及關聯說明

針對mmc driver而言，相關的數據結構包括mmc_driver、device_driver、device、

mmc_card、mmc_part、mmc_blk_data、mmc_queue、gendisk、request_queue等；

其中mmc_driver為一個mmc card驅動的抽象；device_driver、device為linux設備驅動模型相關的數據結構（該模塊已在前面的文章中介紹，此處不再贅述）；gendisk、request_queu、request_fn為塊設備模型相關的數據結構（此處不展開）；mmc_blk_data、mmc_queue主要用於實現mmc block device的通用塊層與mmc host之間進行數據傳輸；而mmc_card則為mmc_driver所要驅動的外設。

這些數據結構之間的關聯如下圖所示，它們的關聯關係說明如下：

1. Mmc_driver與mmc_card，通過藉助設備-總線-驅動模型的數據結構（device_driver、device）及接口，實現綁定與解綁操作；
2. 針對mmc card，通過mmc_part可定義該mmc card的分區個數及分區大小等內容（mmc card中extended CSD寄存器中存儲分區信息，當通過mmc rescan查找到mmc card時，會通過讀取該寄存器的值，獲取mmc card的分區信息）；
3. mmc_blk_data用於抽象mmc block device信息，這其中包括mmc_queue、request_queue、gendisk這些數據結構；

在完成mmc_driver與mmc_card的綁定過程中，在調用mmc_driver->probe進行設備探測時，則進行mmc block device的創建，針對每一個分區，均執行如下操作：

1. 創建mmc_blk_data類型的變量，即為每一個分區均創建對應的通用塊設備（gendisk類型）；
2. 創建mmc_queue，併為其創建對應的線程及處理接口（主要用於處理來自塊I/O子系統的請求）；
3. 針對對mmc_queue，為其創建request_queue及其請求方法mmc_request_fn，並與gendisk進行關聯；
4. 將gendisk註冊至塊I/O子系統中，從而將本分區對應的通用塊設備註冊至塊設備對應的bdev_map中，類似於字符設備的cdev_map；

本數據結構體包括了mmc driver 子系統、設備-總線-驅動模型、塊設備驅動模型、mmc host子系統這幾個模塊。針對mmc driver的probe而言，也就是完成如下圖的數據結構間的關聯（remove接口即解除這些數據結構間的關聯）。

mmc_driver 數據結構

該數據結構主要包含了device_driver類型的成員，並定義了probe、remove、suspend、resume四個函數指針；這四個函數指針的功能與device_driver中對應的函數指針時對應的。

struct mmc_card數據結構

該數據結構已在上一篇文章中說明，此處不再贅述；

struct mmc_part數據結構

該數據結構用於描述一個mmc card 分區，主要包括分區大小、分區的類型、分區名稱、是否為只讀分區等信息。mmc card中extended CSD寄存器中存儲分區信息，當通過mmc rescan查找到mmc card時，會通過讀取該寄存器的值，獲取mmc card的分區信息

struct mmc_blk_data數據結構

該數據結構用於抽象一個mmc card 分區對應的block device的數據信息，其中包括：

1. 該分區對應的通用磁盤設備gendisk，用於將該分區註冊至塊設備層，以便應用程序可通過塊設備I/O訪問該分區；
2. mmc_queue用於抽象mmc 塊設備的請求隊列，該數據結構中包括了塊設備請求隊列成員（request_queue及其訪問方法，用於處理塊I/O層的數據請求信息，並實現將請求分發給mmc host，進而完成與mmc card的數據通信）；
3. 鏈表成員part用於將該mmc card所有分區對應的mmc_blk_data變量鏈接至一起；
4. force_ro、power_ro_lock主要用於描述該分區對應塊設備的設備屬性信息。

struct mmc_queue數據結構

該數據結構用於描述塊設備I/O的request請求，該數據結構包含的內容如下：

1. card用於指向該隊列對應的mmc_card；
2. thread用於描述該mmc_queue對應的線程，該線程主要用於處理所有從塊I/O層下發的請求（request_queue）；
3. request_queue類型的變量用於向塊I/O層註冊request_queue及其請求方法，以便塊I/O層可以將上層的數據請求下發至mmc block層；
4. issue_fn用於mmc block層將數據請求下發給mmc host層，由mmc host層繼續實現數據請求的處理。

Mmc block層的塊I/O請求處理

Mmc block層主要藉助mmc_queue類型的變量實現塊i/o請求，mmc block層提供了塊i/o請求處理的線程。塊i/o層接口層通過調用mmc block層的request方法（即request_queue->request_fn，即mmc_request_fn接口），該方法通過調用wake_up_process接口，喚醒mmc block層的塊i/o處理線程，該線程處理接口則調用mq->issue_fn進行i/o請求的分發，即調用mmc_blk_issue_rq接口，該接口通過一系統的接口調用，最終即調用mmc_host->ops->request，通過mmc_host提供的方法，實現與mmc_card的通信操作。Mmc block層的塊i/o處理流程如下所示。

mmc driver的probe/remove

上面介紹了mmc driver層相關的數據結構，通過這些數據結構間的關聯圖，基本上對mmc driver 的probe/remove接口也

有了一定的瞭解，而mmc driver的probe/remove接口，也就是完成上述數據結構間的關聯的建立與消除。

mmc_driver的定義如註冊

mmc_driver的定義如下，該driver的名稱為“mmcblk”,主要實現了probe/remove接口以及suspend/resume接口（這兩個接口主要用於電源管理）。

mmc_driver與mmc_card的綁定流程

mmc_driver與mmc_card藉助設備-總線-驅動模型提供的接口完成，mmc_driver與mmc_card綁定，並執行mmc_driver->probe接口。mmc_driver、mmc_card、mmc_bus之間的綁定流程如下所示：

1. 通過driver_register與device_register，從而完成mmc_driver、mmc_card、mmc_bus之間的綁定。

（當mmc rescan一個mmc card後，則會創建mmc card，並同時調用device_register，將該mmc_card註冊至mmc_bus中，並觸發__device_attach，從而完成mmc_card與mmc_driver的綁定，並調用mmc_driver->probe，即調用mmc_blk_probe接口，實現mmc block device的創建及註冊流程。）

mmc_blk_probe

mmc_blk_probe實現的功能如下：

針對該mmc card的每一個分區，均執行如下操作：

1. 為每一個分區，創建對應的通用磁盤設備gendisk；
2. 設置gendisk的fops為mmc_bdops；
3. 為每一個通用磁盤設備，均創建request_queue及其處理方法；
4. 為該通用磁盤設備創建mmc block塊i/o請求機制；
5. 將該分區對應的通用磁盤設備註冊至塊設備i/o中，以便應用層可通過塊設備訪問該mmc card 分區。

mmc_driver與mmc_card的解綁流程

當mmc card rescan機制，檢測到mmc card移除後，在mmc card release的過程中，即調用device_unregiser接口，完成解綁流程，從而觸發mmc_blk_remove接口的調用，完成解綁操作。而mmc_blk_remove接口的主要功能如下：

針對每一個mmc card分區，均執行如下操作：

1. 將該分區對應的mmc 塊請求處理機制刪除；
2. 將該分區對應的通用磁盤設備從塊設備模塊中移除；
3. 解除mmc_card與mmc_host的關聯；

以上即為本篇文章的主要內容，本篇文章主要說明mmc_driver與mmc_card的綁定與解綁流程，並說明了mmc block device的創建與刪除流程等內容，本章的內容不需要驅動開發人員進行更改，這些內容均為mmc子系統實現，此處主要用於幫助我們理解mmc子系統。

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關鍵字: 子系統 Linux 數據結構

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