我想要完成的工作：
Developing an linux application in C language, that "exclusively" accesses a
PATA/SATA 硬盘驱动器 (HDD) 发送 ATA 命令（实际上只有那些不修改访问的 HDD 上的任何字节的 ATA 命令 - 例如，READ_SECTOR、IDENTIFY_DEVICE、SET_FEATURES 等）。
“完全”，我的意思是只要 HDD 通电（一个自定义硬件 - 这是一个简单的开关，确保在加载应用程序并希望这样做之前，HDD 不会通电），第一个并且只有我的应用程序才能访问该 HDD。除了我的应用程序之外的 IOW，甚至 linux 内核（包括 SCSI 子系统）或任何其他应用程序或进程或人类用户都无法访问该 HDD，除非我的应用程序指示/允许他们这样做。
我的应用程序还有另一个要求：由于在我们的应用程序中对 HDD 的访问非常关键（在控制方面而不是在性能方面），因此不希望在完成的事务中涉及任何 I/O 调度按应用程序（此 HDD 上的性能不是限制。）。此外，不希望从 HDD 读取的数据由内核缓冲区或页面缓冲区进行缓冲。应用程序将读取 512 字节或仅其倍数的块大小。
现在我面临的问题是：
SCSI 子系统位于 I/O 调度程序和内核缓冲区或页面缓冲区高速缓存下方（并被写入以与之一起工作）。
虽然 SCSI 子系统提供了 'sg-driver' 来直接发送命令（- Linux SCSI 子系统命令，而不是 ATA 或 SCSI 命令直接 - 然后由 libata 转换为实际的 ATA 命令。我在这里吗？） HDD，但这是一种 I/O 方法 - 你给 i/p 并获得 o/p，即你无法控制数据传输协议的过程（例如 PIO、DMA 和 ATA 状态和错误寄存器等）和设备配置（通过设置功能 ATA 命令。）。
此外，错误报告机制必须健全且特定于 ATA 协议，而不仅仅是 Linux SCSI 子系统错误代码。IOWs 我的应用程序需要访问 PATA/SATA HDD 上的 ATA 错误寄存器和 ATA 状态寄存器。
我的应用程序需要的是对 HDD 的独占控制 - 例如。发出 READ_SECTOR ATA cmd，然后通过读取 i/o 端口或通过“libata”直接从 HDD 中检索数据本身必须满足上述要求。
我不能做什么？
我不会编写 PATA/SATA HBA 设备驱动程序或市场上可用的每个 HBA，因为它们已经包含在 libata 的内核中。
到现在为止我学到了什么？
为了完成所需的任务，我可能（或可能不需要？）需要编写一个直接与 VFS 层交互的块设备驱动程序（或者有什么方法可以绕过 VFS，以便我的应用程序可以直接与这个块驱动程序通信) w/o 涉及/弄乱内核缓冲区或页面缓冲区和 I/O 调度程序。此块驱动程序将直接与 libata 通信（绕过 SCSI 子系统上层），然后与 PATA/SATA HBA 驱动程序通信。
是否可以以独立于 cpu 架构的方式编写这样的驱动程序？
这是一种可行的方法吗？如果是，那么它会影响我的应用程序未访问的其他附加硬盘的 I/O 性能。这样。在这种情况下，我是否需要通过 VFS 编写系统调用（或绕过它），以便我的应用程序与我的块驱动程序进行通信？请告诉我这种方法。
或者我的块设备驱动程序是否可以直接与为 libata 编写的 PATA/SATA HBA 驱动程序通信，但是这种方法会再次影响我的应用程序无法访问的其他附加硬盘的 I/O 性能。这样。另外，我的应用程序将如何与此块设备驱动程序通信？
请赐教。
此外，我想了解我的应用程序的相同场景，但有一个区别 - 如果我有 SCSI 硬盘驱动器及其变体，而不是 PATA/SATA 驱动器 - 特别是 SAS、光纤通道和 USB。当然这次我不会使用 libata 和 ATA 命令，而是使用 SCSI 协议命令。
你想推荐一个 live cd 发行版作为我的应用程序主机，它包含 PATA/SATA HBA libata 驱动程序（-不适用于 IDE 子系统，因为我不会使用它，因为它现在已贬值，因此可能不会更新关于对于 HBA 驱动程序。）对于大多数 HBA。
简而言之，Linux 应用程序访问 PATA/SATA 或 SCSI/SAS/光纤通道 HDD 的最直接方式是什么。
我希望，我已就我的问题提供了足够的信息，但如果您想获得更多信息或更多说明，请随时提问。
Update1（2012 年 6 月 27 日）：
通过与 Chris 的有益讨论（见下文）和我的研究，我得出以下结论：
一个现成的 USB 到 PATA/SATA 适配器不能解决我的目的，因为它不允许我的应用程序。或驱动程序即时更改数据传输模式（PIO vs DMA），它不允许我的应用程序。或驱动程序来读取 ATA 寄存器。
定制的 USB 到 PATA/SATA 适配器可能会有所帮助，但这需要一个需要实现 ATA 协议的嵌入式处理器，或者一个实现整个 ATA 协议的 FPGA 芯片。但是嵌入式处理器解决方案涉及 GPIO，不适合 SATA，因为它需要专门的收发器，而且 I/O 性能对于 PATA 和 SATA 来说都是一个问题——对于我的应用程序来说太慢了。
这样的适配器将与我的 linux 内核驱动程序（或通过 libusb）与我的应用程序通信。通过自定义协议帮助我的应用程序进行黑白通信。和嵌入式处理器上的 ATA 协议。如果是 FPGA 芯片解决方案，我需要在 FPGA 本身中实现这个协议以及 ATA 协议。
但此时我实现FPGA解决方案和嵌入式处理器解决方案在人力、时间和金钱方面是不可行的。所以我坚持使用纯软件解决方案。
最后，我可能不得不复制和修改所有内容，直至硬件接口层，以满足 Chris 所说的要求。
因此，在 VFS 层和 HBA 驱动程序或 libata 层之间，我应该如何进行。哪些事情需要实施，哪些不需要？
有人可以阐明这个问题吗？有任何想法吗？？
Update2（2012 年 1 月 7 日）：
我正在努力解决这个问题。SO上有没有人可以启发我？