Linux VFS中write系统调用实现原理

本文主要是介绍Linux VFS中write系统调用实现原理，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

用户空间的write 函数在内核里面的服务例程为sys_write

root@syslab ~]# grep write /usr/include/asm/unistd_64.h

#define __NR_write 1

__SYSCALL(__NR_write, sys_write)

#define __NR_pwrite64 18

__SYSCALL(__NR_pwrite64, sys_pwrite64)

#define __NR_writev 20

__SYSCALL(__NR_writev, sys_writev)

#define __NR_pwritev 296

__SYSCALL(__NR_pwritev, sys_pwritev)

#define __NR_process_vm_writev 311

__SYSCALL(__NR_process_vm_writev, sys_process_vm_writev)

这里根据经验判断，通常write调用应该是sys_write,这里我们讨论sys_write函数的内核实现

SYSCALL_DEFINE3(write, unsigned int, fd, const char __user *, buf,size_t, count)

{

{//这里SYSCALL_DEFINE3 write到sys_write的转换请参看前面的文章Linux 编程中的API函数和系统调用的关系

//这里unsigned int fd表示用户空间的文件描述符

//char __user *buf是存放从文件读取内容的一个用户空间内存区

struct file *file;

ssize_t ret = -EBADF;

int fput_needed;

file = fget_light(fd, &fput_needed);

if (file) {

loff_t pos = file_pos_read(file);

ret = vfs_write(file, buf, count, &pos);

file_pos_write(file, pos);

fput_light(file, fput_needed);

}

return ret;

}

可以看到，和sys_read系统调用不同的地方就是这里调用了vfs_write函数来完成写操作，所以这里我们只看vfs_write都做了什么，其余部分请参看Linux 中read系统调用实现原理

Vfs_write 函数实现原理

ssize_t vfs_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)

即把用户空间的char __user* buf指向的内存地址里面的内容写入相应的设备文件

基本同vfs_read,不过这里变成了

如果文件系统没有实现file_operation或者既没有实现file_operation->write，也没有实现file_operation->aio_write，则报错。（即文件系统即没有实现同步写，也没有实现异步写，那就报错返回错误了）

如果文件系统实现了file->file_operation->write（还记得我吗在open系统调用中讲到的吗，在open系统调用中file->file_operation设置为了inode->file_operation）函数，则调用它来完成。

否则（说明文件系统没有实现write，但是实现了file_operation->aio_write）调用内核的默认函数do_sync_write(file, buf, count, pos);来做同步读写操作;而内核的do_sync_write函数内部实现是

ssize_t do_sync_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t len, loff_t *ppos){

struct iovec iov = { .iov_base = (void __user *)buf, .iov_len = len };

for (;;) {

ret = filp->f_op->aio_write(&kiocb, &iov, 1, kiocb.ki_pos);

if (ret != -EIOCBRETRY)

break;

wait_on_retry_sync_kiocb(&kiocb);

}

这里和do_sync_read不同在于基本也就aio_read换成了aio_write了，do_sync_write最后调用的是file_operation->aio_write方法，但是iov数组长度为1，并且写入过程中如果写入操作没有完成则显式调用进程调度函数，本进程可能被挂起来且进程状态为TASK_UNINTERRUPTIBLE。直到最终写入完成，读取成功后进程状态会变为TASK_RUNNING,且存放在用户空间的buf内存区的内容已经写入硬件上为止