一. 说明

本文是对《存储技术原理分析：基于.6内核源代码》部分章节学习总结，旨在对文中知识点的记录，缺少系统全局性的视图。书中对scsi驱动结构设计及代码细节分析很多，如果想系统性学习可以去查阅。

二. 文件系统层

Linux的文件系统被分为两层，如下图

上层：为虚拟文件系统层，简称VFS层。它是具体的文件系统和上层应用之间的接口层，可以理解为具体文件系统的统一框架，使得用户不需要关心不同文件系统细节。需要注意的是，VFS不是一种实际的文件系统，只存在与内存之中，在系统启动时建立，系统关闭时消亡。

下层：为具体的文件系统，如minix、ext2/3/4、sysfs等。通过向VFS层注册回调函数，处理文件系统的相关操作。

三. 块I/O子系统

块设备是支持以固定长度的块为单位读/写数据的存储设备统称。块设备支持随机访问的硬件设备，如磁盘、软盘、CDROM或基于块设备之上的逻辑设备，如分区、MD、 等。

Linux内核负责处理块设备IO请求的子系统称为Linux块设备层，分层如下图所示：

通用块层：接收上层发出的磁盘请求，并最终发出IO请求。该层隐藏了底层硬件块的特性，为块设备提供了通用抽象视图。

IO调度层：接收通用块层的IO请求设备层，缓存请求并试图合并请求，并根据设置好的调度算法，处理具体的IO请求。该层集成了很多优秀的调度算法，NOOP（No ）、及CFQ（ ）等。

块设备驱动层：该层不需要直接与硬件打交道，只是机械的重定向IO。对于scsi块设备，其块设备驱动层即scsi磁盘驱动，为scsi子系统的高层驱动，从而将块IO子系统与scsi子系统联系了起来。

I/O，简单的将，就是将数据从内存写入磁盘，或从磁盘读入内存。

块I/O子系统处理I/O的处理流程是：上层调用通用层提供的接口向块IO子系统提交IO请求，这些请求首先放入IO调度层的调度队列，经过合并与排序，最终将转换后的IO请求派发到具体块设备的等待队列，由后者的驱动进一步处理。

四. SCSI子系统

Linux的scsi子系统是一种分层架构，如下图所示，共分为三层。

scsi高层，代表各种scsi设备类型的驱动，如sd、st、sr、sg。高层驱动负责根据底层驱动发现的scsi设备而分配设备名，并将上层的IO命令转化为scsi命令，交给底层驱动处理。

scsi中层，也称为公共层。包含了一些公共服务函数，如错误恢复设备层，策略例程等。

scsi底层，代表适用于scsi的实际物理接口的驱动器。作用主要是发现连接到主机适配器后面的scsi设备，在内存中为塔门建立好数据结构，并提供消息传递接口，将scsi命令的接收与发送解释为主机适配器的操作。

五. I/O物理通路

以下简述了数据I/O由CPU经内存到磁盘的物理连接通路。

系统内存总线：互连CPU和系统内存、缓存。高速总线

主机I/O总线：上联桥接系统总线，下联I/O控制器与网络适配器，即HBA卡与网卡。

存储I/O总线：下联存储设备和存储子系统；存储设备即磁盘控制器，存储子系统即RAID系统；最后I/O到达终点站存储介质：磁盘、磁带等。

六. I/O逻辑通路

了解了数据I/O物理连接通路后，再更为详细阐述下逻辑通路。其中，左边为存储I/O数据通路，右边为网络I/O数据通路。

大部分I/O开始于用户态应用程序，通过系统调用进入内核态；存储数据在虚拟文件系统被假定为一个个“文件”，左边是存储I/O的执行通路，右边是网络I/O的执行通路。

存储I/O：经过具体的文件系统到达块设备层，经过通用块层、I/O调度层，最终到达块驱动层，如果是虚拟块设备层，经过多次反复来到物理块设备层，由它进入SCSI子系统。在其中经过高层、中层公共层和底层驱动层，最终数据到达固件/硬件。

网络I/O：经过BSD套接口层（该层为各种网络协议提供统一接口），如果是TCP/IPv4，则从IPv4协议簇层，经TCP协议到达网卡驱动层；通过物理网卡驱动，最后数据到达固件/硬件。

持续更新中…

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