Linux内核文件系统-虚拟文件系统-超级块操作

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一般的Linux书籍都是先讲解进程和内存相关的知识，但我想先讲解文件系统。第一，因为我就是做文件系统的，更擅长这一块，其他模块的内容我还要再去好好看看书，毕竟不能误人子弟嘛；第二，是因为文件系统模块更接近于用户态，是相对比较好理解的内容（当然想深入还是要下大功夫的），由文件系统入手比较适合初学者。

虚拟文件系统英文全称Virtual file system，缩写为VFS，又称为虚拟文件切换系统（virtual filesystem switch）。所有的文件系统都要先经过虚拟文件系统层，虚拟文件系统相当于制定了一套规则，如果你想写一个新的文件系统，只需要遵守这套规则就可以了。

VFS虽然是用C语言写的，但使用了面向对象的设计思路。

超级块对象中最重要的一个成员是s_op，也是面向对象思想的一个体现，超级块操作函数表结构体也是定义在文件include/linux/fs.h中。也不需要背，用到时查一下就可以。

struct super_operations {
        struct inode *(*alloc_inode)(struct super_block *sb); // 创建和初始化一个新的索引节点对象
        void (*destroy_inode)(struct inode *); // 销毁索引节点
        void (*free_inode)(struct inode *); // 释放索引节点

  void (*dirty_inode) (struct inode *, int flags); // 索引节点脏（也就是数据被修改了）时调用，日志更新（如ext4的jbd2）
        int (*write_inode) (struct inode *, struct writeback_control *wbc); // 将索引节点写入磁盘
        int (*drop_inode) (struct inode *); // 最后一个索引节点的引用释放后调用，普通unix文件系统不会定义这个函数
        void (*evict_inode) (struct inode *); // 从磁盘删除索引节点
        void (*put_super) (struct super_block *); // 释放超级块，要持有超级块锁
        int (*sync_fs)(struct super_block *sb, int wait); // 文件系统的元数据与磁盘同步
        int (*freeze_super) (struct super_block *, enum freeze_holder who);
        int (*freeze_fs) (struct super_block *);
        int (*thaw_super) (struct super_block *, enum freeze_holder who);
        int (*unfreeze_fs) (struct super_block *);
        int (*statfs) (struct dentry *, struct kstatfs *); // 获取文件系统状态
        int (*remount_fs) (struct super_block *, int *, char *); // 指定新的选项重新安装文件系统
        void (*umount_begin) (struct super_block *); // 中断安装操作，目前只有网络相关的文件系统以及fuse实现了

        int (*show_options)(struct seq_file *, struct dentry *);
        int (*show_devname)(struct seq_file *, struct dentry *);
        int (*show_path)(struct seq_file *, struct dentry *);
        int (*show_stats)(struct seq_file *, struct dentry *);
#ifdef CONFIG_QUOTA
        ssize_t (*quota_read)(struct super_block *, int, char *, size_t, loff_t);
        ssize_t (*quota_write)(struct super_block *, int, const char *, size_t, loff_t);
        struct dquot **(*get_dquots)(struct inode *);
#endif
        long (*nr_cached_objects)(struct super_block *,
                                  struct shrink_control *);
        long (*free_cached_objects)(struct super_block *,
                                    struct shrink_control *);
        void (*shutdown)(struct super_block *sb);
};