Linux-2.6 open()打开文件涉及的内核处理和数据结构分析

Linux-2.6 文件打开过程涉及数据结构分析：

原文链接　：　http://blog.youkuaiyun.com/ordeder/article/details/24420637

用户层面

文件打开的结构为：

fd = open(path,flag,mode)

内核层面

open函数内陷到内核空间后，做了以下操作：

1. 找一个空闲的fd

进程打开一个文件，需要消耗该进程的一个文件描述符fd，该fd是用来唯一标示打开的文件，也成为文件号。通过函数get_unused_fd_flags从根据fdtable返回一个空闲的fd，fd对应的task_struct->files[fd]空闲的。如果进程当前使用的fd个数超过了进程可以打开最大文件数的限制，则内核将返回错误，回到用户空间，否则进入第2步骤。

2. path walk

系统根据path，遍历路径。linux中一切皆文件，包括目录同样被视为文件。每个文件都有一个入口结构来标示dentry{}，如果dentry记录的为目录文件，那么dentry->d_inode描述的是当前目录下的子目录的存储信息，反之，如果dentry记录的为文件，那么dentry->d_inode记录了文件相关的存储信息。linux中有个path_walk，会根据参数path中的字段和dentry->d_name进行目录的查找和遍历，path->dentry->d_inode找子目录信息，循环遍历，直到找到目标文件的dentry。目标文件的inode即为dentry->d_inode所指向的节点。

3. 构建打开文件的描述结构 file{}

   当找到目标文件的i节点后，对新建的file结构进行初始化，如图蓝色箭头所示，
   file->f_path = *path;
     file->f_inode = path->dentry->d_inode;
     file->f_mapping = path->dentry->d_inode->i_mapping;
     file->f_mode = mode;
     file->f_op = fop;
     ...

4. 构建fd和file的关系

   将file地址记录于task_struct->files->fd_array[fd] = &file
 

总结

   进程打开一个文件后，内核为其构建了file{}结构，用于描述文件的读写mode、flag、当前读写位置f_pos以及文件操作的接口f_op等。而进程是通过task_struct->files->fd_array[]纪录所有打开的文件，每个打开的文件通过数组的下标进行唯一标示，这个下标即为我们open函数的返回值fd(int类型)