zoukankan      html  css  js  c++  java
  • 文件系统重要的数据结构

    super_block:存放已安装文件系统的信息;记录此 filesystem 的整体信息,包括inode/block的总量、使用量、剩余量,以及文件系统的格式不相关信息等

    struct super_block {
    	struct list_head	s_list;		/* Keep this first */
    	dev_t			s_dev;		/* search index; _not_ kdev_t */
    	unsigned long		s_blocksize;
    	unsigned char		s_blocksize_bits;
    	unsigned char		s_dirt;
    	unsigned long long	s_maxbytes;	/* Max file size */
    	struct file_system_type	*s_type;    //文件系统类型
    	const struct super_operations	*s_op; //超级块操作,主要是对inode和super_block进行操作
    	struct dquot_operations	*dq_op;
     	struct quotactl_ops	*s_qcop;
    	const struct export_operations *s_export_op;
    	unsigned long		s_flags;
    	unsigned long		s_magic;
    	struct dentry		*s_root; // 文件系统根目录的目录项
    	struct rw_semaphore	s_umount;
    	struct mutex		s_lock;
    	int			s_count;
    	int			s_need_sync_fs;
    	atomic_t		s_active;
    #ifdef CONFIG_SECURITY
    	void                    *s_security;
    #endif
    	struct xattr_handler	**s_xattr;
    	struct list_head	s_inodes;	/* all inodes */
    	struct list_head	s_dirty;	/* dirty inodes */
    	struct list_head	s_io;		/* parked for writeback 等待被写回的索引节点的链表 */
    	struct list_head	s_more_io;	/* parked for more writeback */
    	struct hlist_head	s_anon;		/* anonymous dentries for (nfs) exporting */
    	struct list_head	s_files;        /*文件对象的链表*/
    	/* s_dentry_lru and s_nr_dentry_unused are protected by dcache_lock */
    	struct list_head	s_dentry_lru;	/* unused dentry lru */
    	int			s_nr_dentry_unused;	/* # of dentry on lru */
    
    	struct block_device	*s_bdev;    /*指向块设备驱动程序的描述符的指针*/
    	struct mtd_info		*s_mtd;
    	struct list_head	s_instances;
    	struct quota_info	s_dquot;	/* Diskquota specific options */
    
    	int			s_frozen;
    	wait_queue_head_t	s_wait_unfrozen;
    	char s_id[32];				/* Informational name */
    	void 			*s_fs_info;	/* Filesystem private info */
    	fmode_t			s_mode;
    
    	/* The next field is for VFS *only*. No filesystems have any business even looking at it. You had been warned */
    	
            struct mutex s_vfs_rename_mutex; /* Kludge */
    /* Granularity of c/m/atime in ns.Cannot be worse than a second */ u32 s_time_gran;
    /* Filesystem subtype. If non-empty the filesystem type field in /proc/mounts will be "type.subtype"*/ char *s_subtype; /* Saved mount options for lazy filesystems using generic_show_options() */ char *s_options; /* storage for asynchronous operations*/ struct list_head s_async_list; };

     vfsmount:对于每一个 mount 的文件系统,都由一个 vfsmount 结构来表示。

    1 vfsmount结构描述的是一个独立文件系统的挂载信息,每个不同挂载点对应一个独立的vfsmount结构,属于同一文件系统的所有目录和文件隶属于同一个vfsmount,该vfsmount结构对应于该文件系统顶层目录,即挂载目录
    2 比如对于mount /dev/sdb1 /media/Kingston,挂载点为/media/Kingston,对于Kingston这个目录,其产生新的vfsmount,独立于根文件系统挂载点/所在的vfsmount;
    3 所有的vfsmount挂载点通过mnt_list双链表挂载于mnt_namespace->list链表中,该mnt命名空间可以通过任意进程获得
    4 子vfsmount挂载点结构通过mnt_mounts挂载于父vfsmount的mnt_child链表中,并且mnt_parent直接指向父亲fs的vfsmount结构,从而形成层次结构
    5 vfsmount的super_block结构->statfs函数可以获得该文件系统中空间的使用情况
    6 对于挂载点/media/Kingston来讲,其 vfsmount->mnt_root->f_dentry->d_name.name = '/';而vfsmount->mnt_mountpoint->f_dentry->d_name.name = 'Kingston'。对于/media/Kingston下的所有目录和文件而言,都是这样的。
    以上都是经过代码验证

    struct vfsmount {
        struct list_head mnt_hash;
        struct vfsmount *mnt_parent;    /* fs we are mounted on */
        struct dentry *mnt_mountpoint;    /* dentry of mountpoint */
        struct dentry *mnt_root;    /* root of the mounted tree */  //指向这个文件系统的根目录
        struct super_block *mnt_sb;    /* pointer to superblock */   // 指向这个文件系统的超级块对象
        struct list_head mnt_mounts;    /* list of children, anchored here */
        struct list_head mnt_child;    /* and going through their mnt_child */
        int mnt_flags;
        /* 4 bytes hole on 64bits arches */
        const char *mnt_devname;    /* Name of device e.g. /dev/dsk/hda1 */
        struct list_head mnt_list;
        struct list_head mnt_expire;    /* link in fs-specific expiry list */
        struct list_head mnt_share;    /* circular list of shared mounts */
        struct list_head mnt_slave_list;/* list of slave mounts */
        struct list_head mnt_slave;    /* slave list entry */
        struct vfsmount *mnt_master;    /* slave is on master->mnt_slave_list */
        struct mnt_namespace *mnt_ns;    /* containing namespace */
        int mnt_id;            /* mount identifier */
        int mnt_group_id;        /* peer group identifier */
        /*
         * We put mnt_count & mnt_expiry_mark at the end of struct vfsmount
         * to let these frequently modified fields in a separate cache line
         * (so that reads of mnt_flags wont ping-pong on SMP machines)
         */
        atomic_t mnt_count;
        int mnt_expiry_mark;        /* true if marked for expiry */
        int mnt_pinned;
        int mnt_ghosts;
        /*
         * This value is not stable unless all of the mnt_writers[] spinlocks
         * are held, and all mnt_writer[]s on this mount have 0 as their ->count
         */
        atomic_t __mnt_writers;
    };

    目录项对象

     每个文件除了有一个索引节点inode数据结构外,还有一个目录项dentry(directory enrty)数据结构。dentry 结构中有个d_inode指针指向相应的inode结构。既然inode结构和dentry结构都是对文件各方面属性的描述,那为什么不把这两个结构“合而为一”呢?这是因为二者所描述的目标不同,dentry结构代表的是逻辑意义上的文件,所描述的是文件逻辑上的属性,因此,目录项对象在磁盘上并没有对应的映像;而inode结构代表的是物理意义上的文件,记录的是物理上的属性,对于一个具体的文件系统(如Ext2),Ext2_ inode结构在磁盘上就有对应的映像。所以说,一个索引节点对象可能对应多个目录项对象

    dentry 的定义在include/linux/dcache.h中:

    struct dentry {
        atomic_t d_count;
        unsigned int d_flags;        /* protected by d_lock 目录项引用计数器*/
        spinlock_t d_lock;        /* per dentry lock */
        int d_mounted;
        struct inode *d_inode;        /* Where the name belongs to - NULL is* negative 与文件名关联的索引节点*/
        /* The next three fields are touched by __d_lookup.  Place them here so they all fit in a cache line.*/
        struct hlist_node d_hash;    /* lookup hash list 目录项形成的哈希表 */
        struct dentry *d_parent;    /* parent directory 父目录的目录项*/
        struct qstr d_name; //目录项名(可快速查找)
        struct list_head d_lru;        /* LRU list 未使用的 LRU 链表*/
        /*d_child and d_rcu can share memory*/
        union {
            struct list_head d_child;    /* child of parent list 父目录的子目录项所形成的链表  */
             struct rcu_head d_rcu;
        } d_u;
        struct list_head d_subdirs;    /* our children 该目录项的子目录所形成的链表*/
        struct list_head d_alias;    /* inode alias list 索引节点别名的链表 */
        unsigned long d_time;        /* used by d_revalidate 由 d_revalidate函数使用 */
        const struct dentry_operations *d_op;/*目录项的函数集*/
        struct super_block *d_sb;    /* The root of the dentry tree 目录项树的根 (即文件的超级块) */
        void *d_fsdata;            /* fs-specific data具体文件系统的数据 */
    
        unsigned char d_iname[DNAME_INLINE_LEN_MIN];    /* small names 短文件名*/
    };

    一个有效的dentry结构必定有一个inode结构,这是因为一个目录项要么代表着一个文件,要么代表着一个目录,而目录实际上也是文件。所以,只要dentry结构是有效的,则其指针d_inode必定指向一个inode结构。可是,反过来则不然,一个inode却可能对应着不止一个dentry结构;也就是说,一个文件可以有不止一个文件名或路径名。这是因为一个已经建立的文件可以被连接(link)到其他文件名。所以在inode结构中有一个队列i_dentry,凡是代表着同一个文件的所有目录项都通过其dentry结构中的d_alias域挂入相应inode结构中的i_dentry队列。

    在内核中有一个哈希表dentry_hashtable ,是一个list_head的指针数组。一旦在内存中建立起一个目录节点的dentry 结构,该dentry结构就通过其d_hash域链入哈希表中的某个队列中。内核中还有一个队列dentry_unused,凡是已经没有用户(count域为0)使用的dentry结构就通过其d_lru域挂入这个队列。

    Dentry结构中除了d_alias 、d_hash、d_lru三个队列外,还有d_vfsmnt、d_child及d_subdir三个队列。其中d_vfsmnt仅在该dentry为一个安装点时才使用。另外,当该目录节点有父目录时,则其dentry结构就通过d_child挂入其父节点的d_subdirs队列中,同时又通过指针d_parent指向其父目录的dentry结构,而它自己各个子目录的dentry结构则挂在其d_subdirs域指向的队列中。

    对于一个文件(linux下的都是文件),判断文件是不是目录,或者是不是链接是通过inode;

    如果是目录,inode->i_op->lookup方法,一定不为空;

    如果是链接,inode->i_op->fllow_link方法,一定不为空;

    从上面的叙述可以看出,一个文件系统中所有目录项结构或组织为一个哈希表,或组织为一颗树,或按照某种需要组织为一个链表,这将为文件访问和文件路径搜索奠定下良好的基础。

     

  • 相关阅读:
    MySQL重置密码
    linux下自动备份脚本并上传到ftp服务器
    nginx配置
    WIFI防蹭网
    无线路由知识
    009汇编环境搭建
    008 计算机不会加法
    007计算机不会做加法
    006源码反码补码
    005有符号数和无符号数
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/linengier/p/2993455.html
Copyright © 2011-2022 走看看