塊設備指設備將數據按可定址的塊為單位進行輸入/輸出，一次I/O操作固定大小的數據塊，通過緩衝區來讀寫塊設備，允許隨機訪問。這種方式適用於傳送大量的信息，常見的塊設備有磁碟、光碟驅動器等。
Linux用一個名為blkdevs的數組來描述系統中登記的塊設備，數組blkdevs使用設備的主設備號作為索引，其類型是device_struct結構，其中包括指向已登記的設備驅動程式名的指針和指向block_device_operations結構的指針，block_device_operations中包含指向有關操作的函式指針。
與設備不同的是，塊設備分為SCSI類和IDE類。每類設備都向Linux核心登記並向核心提供檔案操作。核心中設定了一個blk_dev結構數組，該數組存放blk_dev_struct結構的元素，該結構由三部分組成，其主體是指向操作的請求佇列request_queue和一個函式指針 queue，當這個指針不為0時，就調用這個函式來找到具體設備的請求佇列；為0時，使用該結構中的另一個指針 data，來提供輔助性信息，幫助該函式找到制定設備的請求佇列，每個請求數據結構都代表一個來自緩衝區的請求。當緩衝區要和一個登記過的塊設備交換數據，其會在blk_dev_strut 中添加一個數據結構，如圖所示。
塊設備驅動程式結構示意圖塊設備驅動程式和字元驅動程式的主要區別是：在對字元設備發出讀、寫請求時，實際的硬體I/O 一般緊接著就發生了，塊設備則不然，其利用一塊系統記憶體作為緩衝區，當用戶進程對設備請求能滿足用戶的要求時，就返回請求的數據；如果不能滿足就調用請求函式來進行實際的I/O操作。塊設備主要是針對磁碟等慢速設備的，以免耗費過多的CPU時間來等待。
