Linux内核文件系统-虚拟文件系统-目录项对象

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已于 2024-10-19 22:54:14 修改

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分类专栏： Linux内核课程文章标签： Linux内核文件系统虚拟文件系统 vfs 目录项 dentry 目录项对象

于 2024-10-19 22:46:03 首次发布

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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。

需要注意目录项表示路径中的一个部分，如/home/linux/file路径中，/、home、linux是目录，属于目录项对象，file属于文件，也属于目录项对象。也就是说，目录项也能表示文件。目录项对象结构体定义在include/linux/dcache.h中，成员不多。

struct dentry {
        /* RCU 查找涉及的字段 */
        unsigned int d_flags;           /* 受 d_lock 保护，目录项标识 */
        seqcount_spinlock_t d_seq;      /* 每个目录项的 seqlock */
        struct hlist_bl_node d_hash;    /* 查找哈希列表 */
        struct dentry *d_parent;        /* 父目录 */
        struct qstr d_name;             // 目录项名，d_name.name是字符串数组
        struct inode *d_inode;          /* 名称所属的位置 - NULL 表示negative， 关联的索引节点 */
        unsigned char d_iname[DNAME_INLINE_LEN];        /* 短文件名 */

        /* 引用查找也涉及以下内容 */
        struct lockref d_lockref;       /* 每个目录项的锁和引用计数，用d_count()函数获取 */
        const struct dentry_operations *d_op; // 目录项操作指针
        struct super_block *d_sb;       /* 目录项树的根，文件的超级块 */
        unsigned long d_time;           /* 由 d_revalidate 使用，重置时间 */
        void *d_fsdata;                 /* 文件系统特有数据 */

        union {
                struct list_head d_lru;         /* LRU list，Least Recently Used 最近最少使用链表 */
                wait_queue_head_t *d_wait;      /* 仅用于查找中的项目 */
        };
        struct list_head d_child;       /* 父列表的子项，目录项内部形成的链表 */
        struct list_head d_subdirs;     /* 子目录链表 */
        /*
         * d_alias 和 d_rcu 可以共享内存
         */
        union {
                struct hlist_node d_alias;      /* inode alias list，索引节点别名链表，当有多个硬链接时，就有多个dentry指向同一个inode，多个dentry都放到d_alias链表中 */
                struct hlist_bl_node d_in_lookup_hash;  /* 仅用于查找中的项目 */
                struct rcu_head d_rcu; // RCU加锁
        } d_u;
} __randomize_layout;