18、非 SVR4 基于的文件系统架构解析

非 SVR4 基于的文件系统架构解析

1. 文件系统与缓冲区缓存交互

用户对文件系统的请求会根据请求大小、文件系统块大小以及数据在磁盘上的布局，被拆分为对缓冲区缓存的多次调用。在读取操作中，当进入缓冲区缓存并获取到有效缓冲区后，该缓冲区会被添加到 vnode 的 v_cleanblkhd 字段。这样做便于文件系统在读取操作时进行初始快速扫描，以确定缓冲区是否已经有效。

对于写入操作，文件系统会反复调用缓冲区缓存来定位合适的缓冲区，将用户数据复制进去。缓冲区是被移动到 vnode 的干净列表还是脏列表，取决于所执行的写入类型。对于延迟写入（没有 O_SYNC 标志），缓冲区可以被放置在脏列表中，稍后再刷新到磁盘。

对于内存映射文件，在调用虚拟内存（VM）子系统建立映射之前，会调用 VOP_MAP() 函数对文件系统进行验证。映射过程中发生的页面错误会通过 VOP_PAGEIN() vnode 操作回调到文件系统。要将脏页刷新到磁盘，无论是通过 msync(S) 系统调用、拆除映射还是分页操作，都会调用 VOP_PAGEOUT() vnode 操作。

下面是文件系统与内核在文件 I/O 方面的交互图：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A[read(S)/write(S)/mmap(S)]:::process --> B[buffer cache]:::process
    B --> C[Filesystem]:::process
    D