Linux内核原理之虚拟文件系统（中）

VFS对象及数据结构

VFS的四个对象类型：

• 超级块对象：代表具体的文件系统
• 索引节点对象：代表具体文件
• 目录项对象：代表目录项，是路径的一个组成部分
• 文件对象：代表进程打开的文件

注意：VFS将目录作为一个文件来处理，不存在目录对象；目录项不同于目录

每个对象中都包含一个操作对象，其中描述了内核针对主要对象可以使用的方法

• super_operations对象：内核针对特定文件系统调用的方法，如write_inode(), sync_fs()
• inode_operations对象：内核针对特定文件调用的方法，如create(), link()
• dentry_operations对象：内核针对特定目录项所能调用的方法，如d_compare(), d_delete()
• file_operations对象：进程针对已打开文件所能调用的方法，如read(), write()

注意：操作对象作为结构体，其中包含操作父对象的函数指针，实际的文件系统可以继承VFS提供的通用函数。

超级块

各种文件系统都必须实现超级块对象，该对象存储特定文件系统的信息，对应于存放在磁盘特定扇区中文件系统超级块或者文件系统控制块。（非基于磁盘的文件系统，会在使用现场创建超级块并保存在内存中）

1. 超级块结构super_block

主要成员：

• s_dirty：脏inode的链表，在同步内存数据和底层存储介质时，使用该链表更加高效
• s_files：包含一系列file结构，列出了该超级块表示的文件系统所有打开的文件，内核在卸载文件系统时会参考该链表
• s_dev和s_bdev指定了底层文件系统的数据所在的块设备，前者使用了内核内部编号，后者指向block_device结构
• s_root：用于检查文件系统是否装载，如果为NULL，该文件系统是一个伪文件系统，只在内核可见，否则，在用户空间可见

注意：超级块对象通过alloc_super()函数创建并初始化，在安装文件系统时，文件系统会调用这个函数从磁盘读取文件系统超级块，并将其中的数据填充到内存中的超级块对象对应的结构体中。

2. 超级块操作

   超级块对象中s_op指针，指向超级块的操作函数表，由super_operations()表示，如下图：
   
   

该结构中的操作会控制底层文件系统实现获取和返回inode的方法，不会改变inode的内容

inode对象

索引节点对象：包含内核在操作文件系统或者目录时需要的全部信息（对于Unix风格的系统，直接从磁盘的索引节点读入），索引节点对象必须在内存中创建

inode的结构如下：