[文件系统]文件系统学习笔记（二）---task_struct

一，task_struct和文件系统相关的一些信息

<sched.h>
struct task_struct {
    ...
    /* file system info */
    int link_count, total_link_count;
    ...
    /* filesystem information */
    struct fs_struct *fs;
    /* open file information */
    struct files_struct *files;
    /* namespaces */
    struct nsproxy *nsproxy;
    ...
}

进程的文件系统相关的数据保存在fs中，这些数据包含当前的工作目录

fs_struct主要用于管理特定进程本身的一些信息，
struct fs_struct {
    atomic_t count;
    int umask;  //表示标准的掩码，用于设置新文件的权限
    struct dentry * root, * pwd, * altroot; //root表示该进程所在的根目录，pwd表示当前进程所在的目录，shell的cd命令使用时会改变
    struct vfsmount * rootmnt, * pwdmnt, * altrootmnt; //rootmnt表示根目录所在的文件系统，
};

struct files_struct {
    atomic_t count; //共享该文件的进程的数目
    struct fdtable *fdt;
    struct fdtable fdtab;
    int next_fd;  //该进程下一次打开新文件的时候使用的文件描述符id
    struct embedded_fd_set close_on_exec_init;
    struct embedded_fd_set open_fds_init;
    struct file * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT]; 每个成员都是一个指针，指向每个打开文件struct file实例
};

默认情况下内核运行每个进程打开NR_OPEN_DEFAULT个文件，默认值是BITS_PER_LONG,32位系统上该值为32

struct fdtable {
    unsigned int max_fds; //该进程当前可以处理的文件对象和文件描述符的最大数目
    struct file ** fd; /* current fd array */
    fd_set *close_on_exec;
    fd_set *open_fds;
    struct rcu_head rcu;
    struct files_struct *free_files;
    struct fdtable *next;
};

struct file指向了真正文件的信息，

struct file {
    struct list_head fu_list;
    struct path f_path;  //指定了文件名和inode之间的关联，文件所在文件系统相关信息
    #define f_dentry f_path.dentry
    #define f_vfsmnt f_path.mnt
    const struct file_operations *f_op;  //文件操作所调用到的各个函数
    atomic_t f_count;
    unsigned int f_flags;
    mode_t f_mode;
    loff_t f_pos; //表示进程对文件操作的位置
    struct fown_struct f_owner;  //处理该文件的进程有关信息
    unsigned int f_uid, f_gid;  //用户的UID GID
    struct file_ra_state f_ra;  //预读取特征，指定在实际读取数据之前是否预读取
    unsigned long f_version;
    ...
    struct address_space *f_mapping;  //指向属于文件相关的inode实例的地址空间映射
    ...
};


struct path {
    struct vfsmount *mnt;
    struct dentry *dentry;
};

在硬盘上并不存在一个文件结构，进程打开一个文件，内核就动态创建一个文件对象，同一个文件在不同的进程中有不同的文件对象

附录：

进程打开一个文件的过程：
1，用户层的open（）函数最终调用了内核里面的sys_open()函数（fs/open.c），sys_open()函数主要借助do_flip_open()函数来完成查找文件的inode,do_flip_open()函数首先调用open_namei()函数，open_namei()函数调用path_lookup()函数查找文件的inode并执行额外几个检查动作，如果是创建新的文件系统项，该函数还需要应用存储在进程umask(current->fs->umask)中的权限位的默认设置。do_flip_open()函数然后调用nameidata_to_flip()函数初始化预读结构，将新创建的file实例放置到超级快的s_files链上并调用底层文件系统的file_operations结构中的open（）函数。
最终控制权转回用户进程，返回文件描述符之前，fd_install必须将file实例放置到进程task_struct的files->fd数组中