块设备buffer cache机制
在EXT3文件IO踏上新的征程之前，需要介绍一位EXT3文件IO的同伴，他们即将踏上相同的旅程。只不过这位同伴没有经历过EXT3文件系统的精彩，却领略了另外一番略有差别的风情。这位同伴是在块设备写操作时创建诞生的，我们可以称它为块设备IO。
在很多应用中都会直接进行块设备操作，我们常用的命令dd就可以进行块设备的读写。例如：dd if=/dev/sda of=./abc bs=512 count=1 命令可以实现将/dev/sda设备的第一个扇区读入到当前目录的abc文件中。读到这里我们想一下：访问一个块设备文件和一个EXT3文件到底有何本质上的区别呢？说到区别还是可以列举一二的：
1）EXT3是一个通用的文件系统，数据在磁盘上的分布是采用元数据的形式进行描述的。所以，对于一个EXT3文件的读写操作会涉及到元数据和文件数据两种类型。由于这两种数据类型存在相关性，所以为了保证两者之间操作的原子性，EXT3通常会采用日志的方式保证操作的原子性。
2）块设备没有EXT3文件系统那么复杂，写入的数据直接在磁盘存储，不存在任何的元数据信息。
所以，比较块设备和EXT3文件系统，数据的读写方式存在差别。两者之间一个很大的共同点是都存在磁盘访问的性能问题，都可以采用内存对磁盘进行性能优化。EXT3采用page cache对IO性能进行优化，块设备同样可以采用page cache对其进行性能优化。前面我们已经了解到，每个EXT3文件都有一棵radix tree用于维护这个文件内容的page cache，而裸设备可以等价成一个EXT3文件，同样可以采用一棵radix tree对块设备上的数据进行cache维护。所以，在这两者之间是有很大共同点的。
正因为如此，Linux在实现块设备IO操作的时候和EXT3是类似的，对于块设备访问的这个子系统可以称之为bdev文件系统。VFS实现了所有类型文件访问的功能，应用程序所调用的API是完全相同的。对于块设备的访问，穿过VFS层会调用bdev文件系统提供的相关函数。
在初始化块设备的时候，会调用init_special_inode函数初始化这个块设备的inode：
void init_special_inode(struct inode *inode, umode_t mode, dev_t rdev)
{
inode->i_mode = mode;
if (S_ISCHR(mode)) {
/* 初始化字符设备操作方法 */
inode->i_fop = &def_chr_fops;
inode->i_rdev = rdev;
} else if (S_ISBLK(mode)) {
/* 初始化块设备操作方法 */
inode->i_fop = &def_blk_fops;
inode->i_rdev = rdev;
} else if (S_ISFIFO(mode))
inode->i_fop = &def_fifo_fops;
else if (S_ISSOCK(mode))
inode->i_fop = &bad_sock_fops;
else
printk(KERN_DEBUG "init_special_inode: bogus i_mode (%o) for"
" inode %s:%lu\n", mode, inode->i_sb->s_id,
inode->i_ino);
}在用户程序调用open函数打开指定块设备的时候，会初始化一个file对象，并且采用上述inode对file对象进行初始化。因此，通过file对象的文件操作方法就可以调用通用的块设备操作函数。Linux中定义的通用块设备操作函数说明如下：
const struct file_operations def_blk_fops = {
.open = blkdev_open,
.release = blkdev_close,
.llseek = block_llseek,
.read = do_sync_read,
.write = do_sync_write,
.aio_read = generic_file_aio_read,
.aio_write = blkdev_aio_write,
.mmap = generic_file_mmap,
.fsync = blkdev_fsync,
.unlocked_ioctl = block_ioctl,
#ifdef CONFIG_COMPAT
.compat_ioctl = compat_blkdev_ioctl,
#endif
.splice_read = generic_file_splice_read,
.splice_write = generic_file_splice_write,
};因此，对于一个块设备的写操作，通过write函数陷入内核执行do_sync_write。在do_sync_write函数中会调用blkdev_aio_write函数实现块设备的异步写入过程。blkdev_aio_write函数的核心是