Linux内核之目录项关联inode索引节点：d_instantiate用法实例(五十四)

本文主要是介绍Linux内核之目录项关联inode索引节点：d_instantiate用法实例(五十四)，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！

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🍉🍉🍉文章目录🍉🍉🍉

- 🌻1.前言
- 🌻2.Linux内核之d_instantiate介绍
- - 🐓2.1 目录项（dentry）
  - 🐓2.2 d_instantiate的作用
  - 🐓2.3 d_instantiate的工作流程
  - 🐓2.4 实现意义
- 🌻3.代码实例
- - 🐓3.1 ext4 文件系统驱动实例
  - 🐓3.2 NTFS 文件系统驱动实例
  - 🐓3.3 XFS 文件系统驱动实例

🌻1.前言

本篇目的：Linux内核之目录项关联inode索引节点：d_instantiate用法实例

🌻2.Linux内核之d_instantiate介绍

在Linux内核中，d_instantiate函数是一个关键的文件系统接口，它用于将目录项（dentry）与inode关联起来。这个函数在文件系统的路径查找过程中被调用，对于文件系统的性能和稳定性有着重要影响。

🐓2.1 目录项（dentry）

在介绍d_instantiate之前，我们需要了解什么是目录项。目录项是Linux文件系统中的一个概念，它代表了文件系统树中的一个节点，可以是文件或目录。每个目录项都有一个与之对应的inode，inode包含了文件的元数据，如文件大小、创建时间、最后修改时间等。

🐓2.2 d_instantiate的作用

d_instantiate的主要作用是将一个目录项（dentry）与一个inode关联起来。当内核在文件系统中查找一个路径时，它首先会找到对应的目录项，然后通过d_instantiate将目录项与inode关联起来。这样，当用户或系统需要访问文件时，内核可以通过目录项快速找到inode，从而进行文件操作。

🐓2.3 d_instantiate的工作流程

d_instantiate的基本工作流程如下：

参数准备：函数接收两个参数，一个是目录项（dentry）的指针，另一个是inode的指针。
关联inode：d_instantiate将inode与目录项关联起来。这通常涉及到更新目录项的d_inode字段，使其指向inode。
更新inode引用计数：由于现在有一个目录项指向inode，d_instantiate会增加inode的引用计数。这确保了在inode被使用时不会意外释放。
检查dentry状态：如果目录项已经被其他inode关联，d_instantiate会返回错误。这确保了目录项与inode的正确关联。

d_instantiate在Linux文件系统中扮演着重要角色，它确保了目录项与inode的正确关联，这对于文件系统的正确性和性能至关重要。通过d_instantiate，内核可以快速地通过目录项找到inode，从而减少了文件访问的时间。
d_instantiate的实现考虑了性能和稳定性。例如，它通过增加inode的引用计数来防止inode在还被使用的情况下被释放。此外，d_instantiate还确保了目录项与inode的正确关联，这有助于防止文件系统的数据不一致。
d_instantiate 函数是 Linux 内核中的一个函数，用于将一个新创建的 dentry（目录项）与一个 inode（索引节点）相关联。在文件系统中，dentry 用于表示文件或目录的路径名组件，而 inode 则包含了文件或目录的元数据信息。

作用：将一个新创建的 dentry 与一个 inode 相关联，以建立文件系统中路径名组件与文件或目录之间的映射关系。
函数用法：

Copy code
void d_instantiate(struct dentry *dentry, struct inode *inode);参数说明：
dentry：要与 inode 相关联的目录项。
inode：要与目录项相关联的索引节点。

🐓2.4 实现意义

在文件系统中，当用户空间发起对某个路径名的访问时，内核需要根据路径名来定位相应的文件或目录。这个过程中，内核会通过 dentry 缓存来加速路径名解析的速度。
当文件或目录被访问时，内核会查找 dentry 缓存，如果找到了相应的 dentry，则可以直接访问相应的 inode，而无需进行磁盘访问。
因此，d_instantiate 函数的作用就是将新创建的 dentry 缓存与相应的 inode 关联起来，以便后续的路径名解析和文件访问。

🌻3.代码实例

🐓3.1 ext4 文件系统驱动实例

#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/namei.h>
#include <linux/ext4_fs.h>static int __init ext4_example_init(void)
{struct inode *inode;struct dentry *dentry;struct super_block *sb;const char *path = "/mnt/mydir/myfile.txt"; // 用于测试的文件路径// 获取指定路径的超级块sb = kern_mount(get_fs_type("ext4"), MS_NOUSER, path, NULL);if (IS_ERR(sb)) {pr_err("Failed to mount ext4 filesystem\n");return PTR_ERR(sb);}// 通过路径名创建一个新的 inode 对象inode = ext4_iget(sb, /* inode number */, /* mode */);if (IS_ERR(inode)) {pr_err("Failed to get inode\n");goto out_sb;}// 创建一个新的 dentry 对象dentry = d_alloc_name(NULL, "myfile.txt");if (!dentry) {pr_err("Failed to create dentry\n");iput(inode);goto out_sb;}// 将 dentry 与 inode 关联起来d_instantiate(dentry, inode);pr_info("ext4 example initialized\n");return 0;out_sb:// 卸载文件系统kern_unmount(sb);return -ENOMEM;
}static void __exit ext4_example_exit(void)
{pr_info("ext4 example exited\n");
}module_init(ext4_example_init);
module_exit(ext4_example_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

🐓3.2 NTFS 文件系统驱动实例

#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/namei.h>
#include <linux/ntfs_fs.h>static int __init ntfs_example_init(void)
{struct inode *inode;struct dentry *dentry;struct super_block *sb;const char *path = "/mnt/mydir/myfile.txt"; // 用于测试的文件路径// 获取指定路径的超级块sb = kern_mount(get_fs_type("ntfs"), MS_NOUSER, path, NULL);if (IS_ERR(sb)) {pr_err("Failed to mount ntfs filesystem\n");return PTR_ERR(sb);}// 通过路径名创建一个新的 inode 对象inode = ntfs_iget(sb, /* inode number */, /* mode */);if (IS_ERR(inode)) {pr_err("Failed to get inode\n");goto out_sb;}// 创建一个新的 dentry 对象dentry = d_alloc_name(NULL, "myfile.txt");if (!dentry) {pr_err("Failed to create dentry\n");iput(inode);goto out_sb;}// 将 dentry 与 inode 关联起来d_instantiate(dentry, inode);pr_info("ntfs example initialized\n");return 0;out_sb:// 卸载文件系统kern_unmount(sb);return -ENOMEM;
}static void __exit ntfs_example_exit(void)
{pr_info("ntfs example exited\n");
}module_init(ntfs_example_init);
module_exit(ntfs_example_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

🐓3.3 XFS 文件系统驱动实例

#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/namei.h>
#include <linux/xfs_fs.h>static int __init xfs_example_init(void)
{struct inode *inode;struct dentry *dentry;struct super_block *sb;const char *path = "/mnt/mydir/myfile.txt"; // 用于测试的文件路径// 获取指定路径的超级块sb = kern_mount(get_fs_type("xfs"), MS_NOUSER, path, NULL);if (IS_ERR(sb)) {pr_err("Failed to mount xfs filesystem\n");return PTR_ERR(sb);}// 通过路径名创建一个新的 inode 对象inode = xfs_iget(sb, /* inode number */, /* mode */);if (IS_ERR(inode)) {pr_err("Failed to get inode\n");goto out_sb;}// 创建一个新的 dentry 对象dentry = d_alloc_name(NULL, "myfile.txt");if (!dentry) {pr_err("Failed to create dentry\n");iput(inode);goto out_sb;}// 将 dentry 与 inode 关联起来d_instantiate(dentry, inode);pr_info("xfs example initialized\n");return 0;out_sb:// 卸载文件系统kern_unmount(sb);return -ENOMEM;
}static void __exit xfs_example_exit(void)
{pr_info("xfs example exited\n");
}module_init(xfs_example_init);
module_exit(xfs_example_exit);MODULE_LICENSE("GPL");