【kernel】文件系统

 

如何打开一个文件

首先贴出整体的流程：

compat_sys_openat
|-->do_sys_open
       |-->do_filp_open
              |-->do_filp_open
 |-->path_openat
|-->path_init  #  nd初始化。
|-->link_path_walk  #  真实寻找。
| |-->for(;;) {
| | |-->may_lookup  #  查询文件权限是否允许访。
| | |-->hash = init_name_hash();  #  算出该文件名的哈希值，和文件名长度。
| | |-->##  判断文件名是否使用了"."或者".."，来标明文件类型type  ##
| | |-->d_hash # 查询是否有哈希表存在。
| | |-->walk_component  #  依据刚刚识别的类型，做单次搜索。
| | | |-->handle_dots  #  "." 和 ".." 文件名处理。
| | | |-->do_lookup   # 其他文件的搜索。
| | | | |-->__d_lookup_rcu   # 不带rcu搜寻。
| | | | |-->__d_lookup      # 带rcu，可能引起阻塞搜寻。
| | | | |-->d_alloc_and_lookup  # 上两步搜不到，就要通过硬盘文件系统搜寻。
| | | |-->should_follow_link #  查看是否可以继续链接文件，前面提到过，对链接次数有限制。
| | |-->nested_symlink  # 限制递归调用不能超过8次，符号链接不能超过40次。
| | |-->can_lookup  # 判断是否可以继续查找，可以则继续。
| | |-->terminate_walk(nd);  #  查找完成操作，包括解RCU锁。
| |-->}
|-->do_last #  查找完成，做打开文件操作

 

首先梳理清楚几个概念：

超级块、page cache、目录项、目录、文件索引inode

文件在磁盘中存储的几种模式、

对于磁盘空闲空间管理的几种方式、

文件的链接

 

超级块（superblock）

 SuperBlock是文件系统最开始的Block，用来存储文件系统的大小，空的块，填满的块和各自总数等文件系统关键信息，每个文件系统都会只有一个SuperBlock。但是随着硬盘容量的不断扩大且磁盘分区有限，这就出现了区块群组 (block group)，每个区块群组就相当于一个独立的文件系统，都有一个SuperBlock，这就是我们重装系统时创建的逻辑分区，逻辑分区中可以再分区就是通过这种方式实现的
以ext2文件系统为例，文件包括文件内容和文件属性，分别放在Block和inode中。ext2文件系统除SuperBlock外，又被分为inode table区 和 Block area区

超级块存在于磁盘文件系统中，当挂载磁盘文件系统的时候，将超级块加载到内存中用以注册这个文件系统

索引节点（index node）（inode）

索引节点在磁盘上，是文件的唯一访问标识，只有在访问到对应的文件时，inode才会被加载到内存中

目录项（dentry）

dentry是内存当中内核态的一个数据结构，用来管理不同文件之间的层级关系以及路径等，相当于磁盘实际文件目录在内存中的缓存

 

这里值得一提的是，上述提到存放在磁盘中的数据结构，在加载在内存的VFS中也实现了，因为VFS也是一个文件系统，只不过是逻辑意义上的，存放在内存而非磁盘的。

具体文件系统中不存在专门的目录结构。也就是说这个结构只存在于只存在于RAM中，不会存在于磁盘中。但是文件之间关系，在文件系统中是存在的，只是没有专用的结构，使用的和普通的文件一样，都是inode，只是内容不一样。dentry的存在价值是它能提高文件搜索的效率。