系统调用sys_write的过程

最新推荐文章于 2025-07-26 12:36:35 发布

tiantao2012

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分类专栏： Linux 源码分析

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本文详细解析了Linux系统中用户空间如何通过系统调用进行写操作。以sys_write为例，介绍了从用户空间调用到内核空间的具体过程，包括sys_write函数的声明与实现、vfs_write的调用流程以及最终调用到具体的文件系统写函数。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

user space 只能通过系统调用来访问kernel提供的函数，下面以sys_read 为例
sys_write函数声明在include/linux/syscalls.h文件中。这个文件中申明了linux kernel提供的所有系统调用
asmlinkage long sys_write(unsigned int fd, const char __user *buf, size_t count);
其函数实现在fs/read_write.c
SYSCALL_DEFINE3(write, unsigned int, fd, const char __user *, buf,
       size_t, count)
{
   //得到要操作的文件
   struct fd f = fdget_pos(fd);
   ssize_t ret = -EBADF;

   if (f.file) {
       //需要写文件的位置
       loff_t pos = file_pos_read(f.file);
       //调用vfs 提供的写函数
       ret = vfs_write(f.file, buf, count, &pos);
       if (ret >= 0)
           file_pos_write(f.file, pos);
       fdput_pos(f);
   }

   return ret;
}
在这个系统调用中调用vfs提供的写函数vfs_write，vfs_write 通过在fs/read_write.c 这个文件中实现。
ssize_t vfs_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)
{
   ssize_t ret;

   if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE))
       return -EBADF;
   if (!(file->f_mode & FMODE_CAN_WRITE))
       return -EINVAL;
   if (unlikely(!access_ok(VERIFY_READ, buf, count)))
       return -EFAULT;

   ret = rw_verify_area(WRITE, file, pos, count);
   if (!ret) {
       if (count > MAX_RW_COUNT)
           count = MAX_RW_COUNT;
       file_start_write(file);
       ret = __vfs_write(file, buf, count, pos);
       if (ret > 0) {
           fsnotify_modify(file);
           add_wchar(current, ret);
       }
       inc_syscw(current);
       file_end_write(file);
   }

   return ret;
}
vfs_write 中通过rw_verify_area 验证可以操作这个文件后，就调用__vfs_write开始写
ssize_t __vfs_write(struct file *file, const char __user *p, size_t count,
            loff_t *pos)
{
   if (file->f_op->write)
       return file->f_op->write(file, p, count, pos);
   else if (file->f_op->write_iter)
       return new_sync_write(file, p, count, pos);
   else
       return -EINVAL;
}
__vfs_write 这个函数中就调用具体文件系统的写函数，从可以可以看到优先调用file->f_op->write。
其中file->f_op是在调用文件系统注册的时候赋值的，这里以ext4 为例
const struct file_operations ext4_file_operations = {
   .llseek       = ext4_llseek,
   .read_iter   = generic_file_read_iter,
   .write_iter   = ext4_file_write_iter,
   .unlocked_ioctl = ext4_ioctl,
#ifdef CONFIG_COMPAT
   .compat_ioctl   = ext4_compat_ioctl,
#endif
   .mmap       = ext4_file_mmap,
   .open       = ext4_file_open,
   .release   = ext4_release_file,
   .fsync       = ext4_sync_file,
   .get_unmapped_area = thp_get_unmapped_area,
   .splice_read   = generic_file_splice_read,
   .splice_write   = iter_file_splice_write,
   .fallocate   = ext4_fallocate,
};

这里的write是null，因此调用write_iter，也就是ext4_file_write_iter
ext4_file_write_iter->__generic_file_write_iter->generic_file_direct_write->filemap_write_and_wait_range->__filemap_fdatawrite_range->do_writepages->generic_writepages->write_cache_pages->__writepage->ext4_writepage->ext4_bio_write_page->io_submit_add_bh
可见最终的写操作还是在ext4 中实现，写操作由于不同的flag，走的flow有所不同，这里只是举例而已。
总结一下，user space 只能通过系统调用来调用kernel space 提供的接口函数。kernel space 对外通过vfs这个通用接口，各个文件系统自己实现read/write 接口，并把自己注册到文件系统的列表中.