Linux内核文件系统-虚拟文件系统-举几个例子

chenxiaosong.com

于 2025-02-13 23:49:20 发布

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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

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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。

`inode`的`i_nlink`

调试补丁为

0001-debug-vfs.patch

src/0001-debug-vfs.patch

，看其中的debug_inode_nlink()函数。

在ext2文件系统下测试:

fallocate -l 100M image
mkfs.ext2 -F image
mount -t ext2 image /mnt
cd /mnt
echo "i love os" > file
cat file # 这时文件的i_nlink为1，只有一个dentry
ln file link # 创建硬链接i_nlink加1
cat file # 这时文件的i_nlink为2，有两个dentry
ln -s file slink # 创建软链接i_nlink不变
cat file # 这时文件的i_nlink不变还是为2
ls # 这时目录的i_nlink为3
mkdir dir # 只有创建文件夹i_nlink才会增加，创建文件不会
ls # 这时目录的i_nlink为4

对文件创建硬链接时ln file link，增加inode->i_nlink的流程如下:

linkat // 系统调用
  do_linkat
    vfs_link
      ext2_link // ext2_dir_inode_operations的.link方法
        inode_inc_link_count
          inc_nlink
            inode->__i_nlink++

不能对目录创建硬链接。在目录dir1下创建dir2文件夹，父目录dir1的inode->i_nlink增加的流程如下:

mkdir // 系统调用
  do_mkdirat
    vfs_mkdir
      ext2_mkdir // ext2_dir_inode_operations 的.mkdir方法
        inode_inc_link_count
          inc_nlink
            inode->__i_nlink++

`super_block`的`s_mounts`

调试补丁为

0001-debug-vfs.patch

src/0001-debug-vfs.patch

，看其中的debug_sb_mounts()函数。

每个挂载路径下有3个struct mount，分别是一次调用vfs_create_mount()和两次调用clone_mnt()创建的:

mount
  do_mount
    path_mount
      do_new_mount
        do_new_mount_fc
          vfs_create_mount
            list_add_tail(&mnt->mnt_instance, &mnt->mnt.mnt_sb->s_mounts)
          do_add_mount
            graft_tree
              attach_recursive_mnt
                propagate_mnt
                  propagate_one
                    copy_tree
                      clone_mnt // 调用了两次
                        list_add_tail(&mnt->mnt_instance, &sb->s_mounts)