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  • struct file *

     

     file_operations 结构体中,会看到许多函数指针所指向的函数都必须传进 struct file 结构体指针 struct file * 作为参数。struct file 结构体定义在 <linux/fs.h> 中,完整如下:

    引用

    struct file {
           
            union {
                    struct list_head        fu_list;
                    struct rcu_head         fu_rcuhead;
            } f_u;
            struct path             f_path;
    #define f_dentry        f_path.dentry
    #define f_vfsmnt        f_path.mnt
            const struct file_operations    *f_op;
            spinlock_t              f_lock;
            atomic_long_t           f_count;
            unsigned int            f_flags;
            fmode_t                 f_mode;
            loff_t                  f_pos;
            struct fown_struct      f_owner;
            const struct cred       *f_cred;
            struct file_ra_state    f_ra;

            u64                     f_version;
    #ifdef CONFIG_SECURITY
            void                    *f_security;
    #endif
           
            void                    *private_data;

    #ifdef CONFIG_EPOLL
           
            struct list_head        f_ep_links;
    #endif
            struct address_space    *f_mapping;
    #ifdef CONFIG_DEBUG_WRITECOUNT
            unsigned long f_mnt_write_state;
    #endif
    };


    在设备驱动中,struct file 结构体也是一个非常重要的数据结构。注意的是,这里的 file 和应用程序中的 FILE 流指针没有什么关系,FILE 定义在 C 库中,它永远不会出现在内核代码中。

    file structure 结构代表一个打开的文件(open file).(打开的文件并没有确切的指定到哪个设备驱动,实际上每个打开的文件都与内核空间中的 struct file 结构相关联)。

    file structure 结构在调用open 打开一个文件时由内核创建,并会被传递给任一个对这个打开文件进行操作的函数;当所有事情都做完后,会调用 close() 关闭掉文件,此时内核释放这个数据结构。

    一般地,在内核源码中,struct file 结构体的指针往往写成 filp 。

     

    struct file 中的几个重要成员:

    mode_t f_mode;
    文件模式根据 FMMODE_READ 和 FMODE_WRITE 位来识别文件是否可读或可写,或是可读可写。在read() 和 write() 系统调用中,没有必要对此权限进行检查,因为内核已经在你的系统调用之前已经做了检查。如果文件没有相应的读或写权限,那么如果尝试读写都将被拒绝,驱动程序甚至对此情况毫无知觉。

    loff_t f_pos;
    此变量表示当前的文件读写位置。loff_t 在所有的平台上都是 64 位的变量( long long 型, gcc 专用术语)。驱动程序如果想知道当前在文件中所处位置,那么可以通过读取此变量得知,但是一般地不应直接对此进行更改。通过 llseek() 方法可以改变文件位置。

    unsigned int f_flags;
    这是表示如 O_RDONLY, O_NONBLOCK 与 O_SYNC 这样的标志。一个驱动程序应该检查 O_NONBLOCK 标志,以查看是否有非阻塞操作的请求。其它的标志用得比较少。需要注意的是,检查 read/write 权限应该是通过检查 f_mode 得到而不是 f_flags 。所有的标志定义在头文件 linux/fcntl.h 中可以看到。

    struct file_operations *f_op;
    内核安排这个指针作为它的 open 实现的一部分,当需要分派什么操作时,会读取它。filp->f_op 因为不会被内核保存起来以在其后之用,所以我们可以改变我们对相关文件的操作,在对文件使用新的操作方法时,我们就会转移到相应调用上。

    void *private_data;
    在对驱动调用 open 方法之前,open() 系统调用会这个指针设置为 NULL 。用户可以自由使用这个域,或者对其忽略。可以使用这个域之想分配的数据空间,但必须记得在内核销毁 file structure 之前在 release 方法里释放掉原来分配的内存。private_data 对于系统调用之间信息的保存会显得非常有用。

    struct dentry *f_dentry;
    目录入口 (dentry) 结构与文件相关。一般的,除了在以 filp->f_dentry->d_inode 来访问 inode 结构时,我们不太关心 dentry 这个结构。

     

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