這裏的塊設備是一種存儲設備，它支持在固定大小的塊中讀寫數據。這些塊通常是512或4096字節。這些設備可能是軟件中的邏輯結構，或者對應於像NVMe ssd這樣的物理設備。
通用庫的公共頭文件是bdev.h，它是與任何類型的塊設備交互所需的全部API。
除了爲所有塊設備提供一個通用的抽象之外，bdev層還提供了許多有用的特性:
1、I/O請求自動排隊，以響應隊列滿或內存不足的情況
2、熱刪除支持，即使有I/O流量時。
3、I/O統計信息，如帶寬和延遲
4、設備重啓和I/O超時跟蹤
struct spdk_bdev(bdev)表示一個通用塊設備。struct spdk_bdev_desc，稱爲描述符，表示給定塊設備的句柄。描述符用於建立和跟蹤使用底層塊設備的權限，非常文件描述符。對塊設備的請求是異步的，並由spdk_bdev_io對象表示。請求必須在關聯的I/O通道上提交。將從消息傳遞和併發兩個方面闡述了I/O通道的設計和動機。
Bdevs可以分層，這樣一些Bdevs通過將請求路由到其他Bdevs來服務I/O。這可以用於實現緩存、RAID、邏輯卷管理等。將I/O路由到其他bdev的bdev通常稱爲虛擬bdev，或簡稱vbdev。
初始化庫
bdev層依賴於頭文件include/spdk/thread.h提供的通用消息傳遞基礎設施。最重要的是，只能通過spdk_thread_create()分配的線程才能調用bdev庫。
在分配的線程中，可以通過調用spdk_bdev_initialize()來初始化bdev庫，這是一個異步操作。在調用完成回調之前，不能調用其他bdev庫函數。相反的要卸載bdev庫，可以調用spdk_bdev_finish()。
發現塊設備
所有塊設備都有一個簡單的字符串名稱。在任何時候都可以通過調用spdk_bdev_get_by_name()獲得指向設備對象的指針，也可以使用spdk_bdev_first()和spdk_bdev_next()迭代整個bdevs集合。
一些塊設備也可能被賦予別名，這也是字符串名稱。別名的行爲類似符號鏈接——它們可以與真名互換使用，以查找塊設備。
塊設備準備
爲了向塊設備發送I/O請求，必須首先通過調用spdk_bdev_open_ext()來打開它。這將返回一個描述符。多個用戶可能同時打開一個bdev，用戶之間讀寫的協調必須由bdev層之上的機制來處理。如果虛擬bdev模塊claimed了bdevA，那麼使用寫權限打開bdevA可能會失敗。因爲虛擬bdev模塊實現像RAID或邏輯卷管理這樣的邏輯，並將它們的I/O轉發給較低級別的bdevA，因此它們將這些較低級別的bdevA標記爲claimed的，以防止外部用戶發出寫操作。
當塊設備打開時，必須提供回調和上下文，當bdev觸發異步事件(如bdev刪除)時，將使用適當的spdk_bdev_event_type enum作爲參數調用它們。例如，當NVMe SSD熱拔時，將對物理NVMe SSD支持的bdev的每個打開的描述符調用回調。在這種情況下，可以將回調看作是關閉描述符的請求，以便釋放其他內存。當描述符存打開時不能卸載bdev，因此需要提供回調。
當用戶使用完描述符時，他們可以通過調用spdk_bdev_close()來釋放它。
描述符可以同時傳遞給多個線程並在多個線程使用。但是，對於每個線程，必須通過調用spdk_bdev_get_io_channel()來獲得一個單獨的I/O通道。這將爲每個線程分配必要的資源，以便在不獲取鎖的情況下向bdev提交I/O請求。要釋放一個通道，請調用spdk_put_io_channel()。在所有相關聯的通道被銷燬之前，描述符不能被關閉。
發送I / O
一旦獲得了描述符和通道，就可以通過調用各種I/O提交函數(如spdk_bdev_read())來發送I/O。這些調用都接受一個回調函數作爲參數，在後面會使用spdk_bdev_io對象的句柄來調用該回調函數。爲了響應這個完成，用戶必須調用spdk_bdev_free_io()來釋放資源。在這個回調中，用戶還可以使用函數spdk_bdev_io_get_nvme_status()和spdk_bdev_io_get_scsi_status()來獲取他們選擇的格式的錯誤信息。
I/O提交是通過調用spdk_bdev_read()或spdk_bdev_write()等函數來執行的。存儲需要寫入device的數據的內存必須通過spdk_dma_malloc()或它的變體來分配。在用戶空間的直接內存訪問(DMA)中會介紹爲什麼必須使用DMA來分配。在一般情況下，內存中的數據將被直接傳輸到塊設備。這個過程零拷貝。
所有的I/O提交函數都是異步的和非阻塞的。它們不會因爲任何原因阻塞或停止線程。但是，I/O提交函數可能有兩種失敗。首先，它們可能會立即失敗並返回一個錯誤代碼。在這種情況下，提供的回調將不會被調用。其次，它們可能異步失敗。在這種情況下，相關的spdk_bdev_io將被傳遞給回調函數，它將報告錯誤信息。
有些I/O請求類型是可選的，可能不被給定的bdev支持。要查詢bdev支持的I/O請求類型，請調用spdk_bdev_io_type_supported()。
重置塊設備
爲了處理意外的故障條件，bdev庫提供了一種通過調用spdk_bdev_reset()來重置的機制。這將向bdev存在I/O通道的每個其他線程傳遞消息，暫停它，然後將一個復位請求轉發給底層bdev模塊，並等待完成。完成後，I/O通道將恢復，重置將完成。bdev模塊中的特定行爲是特定於模塊的。例如，NVMe設備將刪除所有隊列對，執行一個NVMe重置，然後重新創建隊列對並繼續。最重要的是，無論設備類型是什麼，對塊設備的所有I/O都將在重置完成之前完成。
編寫自定義塊設備模塊
這個指南是爲編寫自己的塊設備模塊以與SPDK的bdev層集成的開發人員準備的。
在SPDK中，塊設備模塊相當於傳統操作系統中的設備驅動程序。模塊提供了一組函數指針，用於服務塊設備I/O請求。SPDK提供了許多塊設備模塊，包括NVMe、RAM-disk和Ceph RBD。但是，有些用戶希望編寫自己的存儲，以便與自定義硬件或現有的存儲軟件堆棧交互。本指南旨在準確地演示如何編寫模塊。
創建新模塊
塊設備模塊現在位於lib/bdev的子目錄中。目前還不能將bdev模塊的代碼放在其他地方。要創建模塊，添加一個帶有單個C文件和Makefile的新目錄。一個很好的途徑是複製現有的“null”bdev模塊。
bdev模塊將與之交互的主要接口在include/spdk/bdev_module.h中。在這個頭文件中定義了一個宏SPDK_BDEV_MODULE_REGISTER來註冊一個新的bdev模塊。這個宏採用一個指針spdk_bdev_module結構作爲參數，該結構用於註冊新的bdev模塊。spdk_bdev_module結構描述了模塊屬性初始化(module_init)和卸載(module_fini)函數。可以查看struct spdk_bdev_module的文檔瞭解更多細節。
創建Bdevs
通過調用spdk_bdev_register()在模塊中創建新的bdev。新模塊必須分配struct spdk_bdev，並初始化，並將它傳遞給寄存器調用。要初始化的最重要的字段是fn_table，它指向這個數據結構:
/*
* Function table for a block device backend.
*
* The backend block device function table provides a set of APIs to allow
* communication with a backend. The main commands are read/write API
* calls for I/O via submit_request.
*/
struct spdk_bdev_fn_table {
/* Destroy the backend block device object */
int (*destruct)(void *ctx);
/* Process the IO. */
void (*submit_request)(struct spdk_io_channel *ch, struct spdk_bdev_io *);
/* Check if the block device supports a specific I/O type. */
bool (*io_type_supported)(void *ctx, enum spdk_bdev_io_type);
/* Get an I/O channel for the specific bdev for the calling thread. */
struct spdk_io_channel *(*get_io_channel)(void *ctx);
/*
* Output driver-specific configuration to a JSON stream. Optional - may be NULL.
*
* The JSON write context will be initialized with an open object, so the bdev
* driver should write a name (based on the driver name) followed by a JSON value
* (most likely another nested object).
*/
int (*dump_config_json)(void *ctx, struct spdk_json_write_ctx *w);
/* Get spin-time per I/O channel in microseconds.
* Optional - may be NULL.
*/
uint64_t (*get_spin_time)(struct spdk_io_channel *ch);
};
bdev模塊必須實現這些函數回調。
當系統不再需要該設備時，調用析構函數來拆除該設備。destruct所做的是由模塊決定：可能只是釋放內存，也可能是關閉一塊硬件。
io_type_supported函數返回是否支持特定的I/O類型。可用的I/O類型有:
enum spdk_bdev_io_type {
SPDK_BDEV_IO_TYPE_INVALID = 0,
SPDK_BDEV_IO_TYPE_READ,
SPDK_BDEV_IO_TYPE_WRITE,
SPDK_BDEV_IO_TYPE_UNMAP,
SPDK_BDEV_IO_TYPE_FLUSH,
SPDK_BDEV_IO_TYPE_RESET,
SPDK_BDEV_IO_TYPE_NVME_ADMIN,
SPDK_BDEV_IO_TYPE_NVME_IO,
SPDK_BDEV_IO_TYPE_NVME_IO_MD,
SPDK_BDEV_IO_TYPE_WRITE_ZEROES,
};
對於最簡單的bdev模塊，只需要SPDK_BDEV_IO_TYPE_READ和SPDK_BDEV_IO_TYPE_WRITE。SPDK_BDEV_IO_TYPE_UNMAP通常被稱爲“trim”或“deallocate”，它是一個將一組塊標記爲不再包含有效數據的請求。SPDK_BDEV_IO_TYPE_FLUSH請求使之前完成的所有寫操作具有持久性，許多設備不需要flush。SPDK_BDEV_IO_TYPE_WRITE_ZEROES就像常規的寫操作，但是不提供數據緩衝區(它只包含所有的0)。如果不支持它，一般的bdev代碼可以通過發送常規的寫請求來模擬它。
SPDK_BDEV_IO_TYPE_RESET是一箇中止所有I/O並將底層設備返回到初始狀態的請求。在以某種方式完成所有I/O之前，不要完成重置請求。
SPDK_BDEV_IO_TYPE_NVME_ADMIN、SPDK_BDEV_IO_TYPE_NVME_IO_MD和SPDK_BDEV_IO_TYPE_NVME_IO_MD都是通過SPDK bdev層傳遞原始NVMe命令的機制。它們是嚴格可選的，可能只有在後備存儲設備能夠處理NVMe命令時纔有意義。
get_io_channel函數應該返回一個I/O通道。通用bdev層將每個線程調用一次get_io_channel，緩存結果，並將結果傳遞給submit_request。它將爲調用submit_request的線程使用相應的通道。
submit_request函數被調用來實際地向塊設備提交I/O請求。I/O請求完成後，模塊必須調用spdk_bdev_io_complete()。I/O不必在submit_request的調用上下文中完成。
創建虛擬Bdevs
如果塊設備A通過將I/O路由到其他塊設備B來處理I/O請求，則認爲A是虛擬的。典型的例子是實現RAID的bdev模塊就是個虛擬模塊。虛擬bdev的創建方式與常規bdev相同，但需要額外的一個步驟。虛擬模塊可以使用spdk_bdev_get_by_name()查找它希望將I/O路由到的底層bdevs，其中字符串名稱由用戶在配置文件中或通過RPC提供。然後通過打開底層bdev獲取描述符，併爲bdev創建I/O通道(可能是對get_io_channel回調的響應)，模塊可以正常運行。最後一步是讓虛擬模塊用其底層塊設備描述符來調用spdk_bdev_module_claim_bdev()，表明該虛擬模塊正在使用底層的bdev。這將防止其他用戶在該底層模塊上打開具有寫權限的描述符。這有效地將描述符“提升”爲寫獨佔，並且這是一個僅對bdev模塊可用的操作。