EXT4文件系统学习(15)VFS之VFS 文件/目录对象

2024-04-24 19:18

本文主要是介绍EXT4文件系统学习(15)VFS之VFS 文件/目录对象,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!

无论下层具体文件系统差异如何,VFS通过file结构向上层提供一个统一的文件目录对象。

VFS的文件对象

struct file {union {struct llist_node	fu_llist;struct rcu_head 	fu_rcuhead;} f_u;struct path		f_path;struct inode		*f_inode;	/* cached value */const struct file_operations	*f_op; 文件操作函数指针/** Protects f_ep_links, f_flags.* Must not be taken from IRQ context.*/spinlock_t		f_lock;atomic_long_t		f_count; 引用计数unsigned int 		f_flags;fmode_t			f_mode;struct mutex		f_pos_lock;loff_t			f_pos; 文件的读写指针struct fown_struct	f_owner;const struct cred	*f_cred;struct file_ra_state	f_ra;u64			f_version;
#ifdef CONFIG_SECURITYvoid			*f_security;
#endif/* needed for tty driver, and maybe others */void			*private_data;#ifdef CONFIG_EPOLL/* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */struct list_head	f_ep_links;struct list_head	f_tfile_llink;
#endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */struct address_space	*f_mapping;
} __attribute__((aligned(4)));	/* lest something weird decides that 2 is OK */

比较重要的是f_op指针,指向一个file_operations结构体,定义如下:

struct file_operations {struct module *owner;loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);ssize_t (*read_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);ssize_t (*write_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);int (*iterate) (struct file *, struct dir_context *);unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);int (*mremap)(struct file *, struct vm_area_struct *);int (*open) (struct inode *, struct file *);int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);int (*release) (struct inode *, struct file *);int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);int (*fasync) (int, struct file *, int);int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);int (*check_flags)(int);int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **, void **);long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset,loff_t len);void (*show_fdinfo)(struct seq_file *m, struct file *f);
#ifndef CONFIG_MMUunsigned (*mmap_capabilities)(struct file *);
#endif
};

read和write是同步阻塞读写函数,read_iter和write_iter是异步读写,由于需要兼容下层大多数的具体文件系统,所有定义了所有函数指针,但是在ext4_file_operations中只对某些函数指针赋值,file对象的f_op指针类型与inode的i_fop是一致的,i_fop是在ext4_fill_super函数中inode初始化时赋值的,f_op应该是也是在file对象初始化赋值的。

VFS的目录对象

在VFS中每个目录项都对应一个dentry对象,dentry对象是下层具体文件系统目录项的抽象,定义如下:

struct dentry {/* RCU lookup touched fields */unsigned int d_flags;		/* protected by d_lock */seqcount_t d_seq;		/* per dentry seqlock */struct hlist_bl_node d_hash;	/* lookup hash list */struct dentry *d_parent;	/* parent directory */struct qstr d_name; 目录名struct inode *d_inode;		/* Where the name belongs to - NULL is 目录对应inode* negative */unsigned char d_iname[DNAME_INLINE_LEN];	/* small names *//* Ref lookup also touches following */struct lockref d_lockref;	/* per-dentry lock and refcount */const struct dentry_operations *d_op; 目录操作函数指针struct super_block *d_sb;	/* The root of the dentry tree */unsigned long d_time;		/* used by d_revalidate */void *d_fsdata;			/* fs-specific data */struct list_head d_lru;		/* LRU list */struct list_head d_child;	/* child of parent list */struct list_head d_subdirs;	/* our children *//** d_alias and d_rcu can share memory*/union {struct hlist_node d_alias;	/* inode alias list */struct rcu_head d_rcu;} d_u;
};

文件路径是通过目录树来组织的,如/usr/bin,首先根目录/对应一个dentry对象,然后bin目录对应一个dentry对象,每个目录项的名字保存在d_name成员中,这些目录通过d_child链表组织成树的结构,例如根目录下所有的dentry对象都链接在根目录中的d_child链表中,同时各个dentry对象的d_parent指向父目录的dentry对象。

不只是目录才有目录项,文件也有dentry对象。

根据路径定位一个文件过程就是一层一层找对应的dentry对象,根目录的dentry对象是在mount时建立的,从d_child找对应的dentry对象,如果内存中没有就从磁盘中读出。

各个具体文件系统对目录操作d_op也不一样,定义如下:

struct dentry_operations {int (*d_revalidate)(struct dentry *, unsigned int);int (*d_weak_revalidate)(struct dentry *, unsigned int);int (*d_hash)(const struct dentry *, struct qstr *);int (*d_compare)(const struct dentry *, const struct dentry *,unsigned int, const char *, const struct qstr *);int (*d_delete)(const struct dentry *);void (*d_release)(struct dentry *);void (*d_prune)(struct dentry *);void (*d_iput)(struct dentry *, struct inode *);char *(*d_dname)(struct dentry *, char *, int);struct vfsmount *(*d_automount)(struct path *);int (*d_manage)(struct dentry *, bool);struct inode *(*d_select_inode)(struct dentry *, unsigned);
} ____cacheline_aligned;

d_op为NULL时表示使用默认dentry操作方式,我们的ext4是这样使用默认的吗?

VFS在进程中的文件结构

各种管理结构的整体关系:

进程中fs中的root指向进程根目录的dentry结构,而pwd指向进程当前目录的dentry结构,屏蔽掉下层具体文件系统的差异,进程看到的都是VFS的文件对象。

 

这篇关于EXT4文件系统学习(15)VFS之VFS 文件/目录对象的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/932613

相关文章

Java深度学习库DJL实现Python的NumPy方式

《Java深度学习库DJL实现Python的NumPy方式》本文介绍了DJL库的背景和基本功能,包括NDArray的创建、数学运算、数据获取和设置等,同时,还展示了如何使用NDArray进行数据预处理... 目录1 NDArray 的背景介绍1.1 架构2 JavaDJL使用2.1 安装DJL2.2 基本操

JSON字符串转成java的Map对象详细步骤

《JSON字符串转成java的Map对象详细步骤》:本文主要介绍如何将JSON字符串转换为Java对象的步骤,包括定义Element类、使用Jackson库解析JSON和添加依赖,文中通过代码介绍... 目录步骤 1: 定义 Element 类步骤 2: 使用 Jackson 库解析 jsON步骤 3: 添

Spring常见错误之Web嵌套对象校验失效解决办法

《Spring常见错误之Web嵌套对象校验失效解决办法》:本文主要介绍Spring常见错误之Web嵌套对象校验失效解决的相关资料,通过在Phone对象上添加@Valid注解,问题得以解决,需要的朋... 目录问题复现案例解析问题修正总结  问题复现当开发一个学籍管理系统时,我们会提供了一个 API 接口去

Java如何通过反射机制获取数据类对象的属性及方法

《Java如何通过反射机制获取数据类对象的属性及方法》文章介绍了如何使用Java反射机制获取类对象的所有属性及其对应的get、set方法,以及如何通过反射机制实现类对象的实例化,感兴趣的朋友跟随小编一... 目录一、通过反射机制获取类对象的所有属性以及相应的get、set方法1.遍历类对象的所有属性2.获取

Springboot的ThreadPoolTaskScheduler线程池轻松搞定15分钟不操作自动取消订单

《Springboot的ThreadPoolTaskScheduler线程池轻松搞定15分钟不操作自动取消订单》:本文主要介绍Springboot的ThreadPoolTaskScheduler线... 目录ThreadPoolTaskScheduler线程池实现15分钟不操作自动取消订单概要1,创建订单后

Golang使用minio替代文件系统的实战教程

《Golang使用minio替代文件系统的实战教程》本文讨论项目开发中直接文件系统的限制或不足,接着介绍Minio对象存储的优势,同时给出Golang的实际示例代码,包括初始化客户端、读取minio对... 目录文件系统 vs Minio文件系统不足:对象存储:miniogolang连接Minio配置Min

更改docker默认数据目录的方法步骤

《更改docker默认数据目录的方法步骤》本文主要介绍了更改docker默认数据目录的方法步骤,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一... 目录1.查看docker是否存在并停止该服务2.挂载镜像并安装rsync便于备份3.取消挂载备份和迁

java中VO PO DTO POJO BO DO对象的应用场景及使用方式

《java中VOPODTOPOJOBODO对象的应用场景及使用方式》文章介绍了Java开发中常用的几种对象类型及其应用场景,包括VO、PO、DTO、POJO、BO和DO等,并通过示例说明了它... 目录Java中VO PO DTO POJO BO DO对象的应用VO (View Object) - 视图对象

python获取当前文件和目录路径的方法详解

《python获取当前文件和目录路径的方法详解》:本文主要介绍Python中获取当前文件路径和目录的方法,包括使用__file__关键字、os.path.abspath、os.path.realp... 目录1、获取当前文件路径2、获取当前文件所在目录3、os.path.abspath和os.path.re

vue如何监听对象或者数组某个属性的变化详解

《vue如何监听对象或者数组某个属性的变化详解》这篇文章主要给大家介绍了关于vue如何监听对象或者数组某个属性的变化,在Vue.js中可以通过watch监听属性变化并动态修改其他属性的值,watch通... 目录前言用watch监听深度监听使用计算属性watch和计算属性的区别在vue 3中使用watchE