Linux块驱动如何确保卸载前所有I/O操作已完成？

Linux块设备驱动会分配struct gendisk及相关元数据，并提供队列或submit_bio函数的实现，以处理来自操作系统的I/O请求。当磁盘被移除时，通常会执行以下流程：

del_gendisk(brd->brd_disk);
blk_cleanup_disk(brd->brd_disk);
...
kfree(brd);

以ramdisk驱动的brd_cleanup例程为例，核心的资源释放同步逻辑如下：

一、确保submit_bio/bio_end_io执行完成的机制 #

驱动依赖块层的引用计数和队列冻结+等待机制避免野指针问题：

• struct gendisk内部维护disk->openers引用计数，跟踪设备的打开句柄；每个bio结构体也自带引用计数，保证I/O操作完成前不会被提前释放。
• del_gendisk调用时，首先通过blk_queue_freeze冻结设备请求队列，彻底禁止新I/O提交；随后调用blk_wait_queue_empty等待队列中所有已提交的请求处理完成，确保队列无残留任务。
• 对于直接使用submit_bio的无队列驱动，需自行实现同步逻辑：清理前先停止接收新I/O，通过自定义引用计数（submit_bio时递增，bio_end_io时递减）等待计数归0，确认所有回调执行完毕后再释放资源。

二、del_gendisk的深层同步逻辑 #

del_gendisk的作用不止于阻止新请求：
它内部会调用disk_release_partitions和disk_put_partitions清理分区资源，同时触发驱动的release回调。核心是等待gendisk的引用计数归0，以及disk->openers计数归0——这意味着所有打开的设备文件句柄都已关闭，不会有新的submit_bio调用发起。
后续的blk_cleanup_disk会进一步清理队列的内存和资源，确保没有残留的回调函数能访问已释放的结构体。

三、等待文件句柄关闭的代码位置 #

等待设备/分区所有打开句柄关闭的逻辑集中在块层源码block/disk.c的del_gendisk和disk_release函数中：

• del_gendisk调用disk_put递减gendisk的引用计数，当计数归0时触发disk_release。
• disk_release会检查disk->openers计数，若不为0则调用wait_event进入阻塞，直到disk->openers变为0。
• 当用户空间关闭设备文件句柄时，会触发驱动的release回调（如ramdisk的brd_release），该回调递减disk->openers计数并唤醒等待的清理线程。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Reinstate Monica