创建EXT2下inode的函数

这个函数 ext2_new_inode 是为 EXT2 文件系统分配一个新的 inode。它是一个核心函数，涉及 inode 的分配、初始化，以及与文件系统数据结构的协调工作，函数源码位于fs/ext2/ialloc.c下。以下是对函数的详细解读：

struct inode *ext2_new_inode(struct inode *dir, umode_t mode,
			     const struct qstr *qstr)
{
	struct super_block *sb;
	struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
	struct buffer_head *bh2;
	int group, i;
	ino_t ino = 0;
	struct inode * inode;
	struct ext2_group_desc *gdp;
	struct ext2_super_block *es;
	struct ext2_inode_info *ei;
	struct ext2_sb_info *sbi;
	int err;
...
}

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函数概览

• 目标：为目录 dir 创建一个新 inode，根据指定的模式 mode 和名称信息 qstr 初始化。
• 返回值：成功时返回新分配的 inode 结构指针；失败时返回一个错误指针。

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主要流程

1. 环境初始化

• sb = dir->i_sb：获取超级块。
• new_inode(sb)：分配新的 inode 结构，若分配失败返回 -ENOMEM。
• 提取与 EXT2 文件系统相关的数据结构，例如超级块信息、组描述符等。

2. 选择块组

• 目录 inode：
  • 如果启用了 OLDALLOC 策略，调用 find_group_dir 寻找合适的块组。
  • 否则调用 find_group_orlov（更复杂但优化更好）。
• 非目录 inode：
  • 调用 find_group_other。

如果无法找到可用块组，返回 -ENOSPC。

3. 尝试分配 inode

• 遍历所有块组：

  • 获取组描述符 gdp 和位图缓存 bitmap_bh。
  • 使用 ext2_find_next_zero_bit 找到位图中第一个空闲 inode。
  • 如果分配失败或冲突，尝试分配下一个 inode 或换组重试。
  • 成功分配后，更新位图并标记为脏数据。

• 分配完成后计算全局 inode 号 ino，并检查其合法性。

4. 更新文件系统元数据

• 减少空闲 inode 计数、更新目录 inode 计数（如适用）。
• 调整块组的相关计数器（如 bg_free_inodes_count 和 bg_used_dirs_count）。
• 根据文件系统的 GRPID 选项初始化 inode 的所有权。

5. 初始化 inode

• 填充 inode 结构的字段，包括时间戳、模式、数据块指针等。
• 初始化 ACL 和安全属性。
• 将 inode 标记为脏数据，并插入到 inode 表中。

6. 处理失败情况

• 各个阶段都有失败处理逻辑，确保释放资源、清理数据，避免泄漏。

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关键逻辑和细节

1. 块组选择策略：

   • find_group_dir 和 find_group_orlov 针对目录优化，通过分析组的空闲 inode 和块情况选择最合适的块组。
   • find_group_other 适用于文件，优先选择非目录组或负载较轻的组。

2. 位图操作：

   • 使用 ext2_find_next_zero_bit 寻找空闲 inode。
   • 用 ext2_set_bit_atomic 设置位图中的 inode 位，避免并发冲突。

3. 元数据更新：

   • 更新超级块和块组描述符的计数器，反映 inode 使用状态。
   • percpu_counter 提供性能优化的计数更新。

4. 错误处理：

   • 多层次的失败处理，确保已分配的 inode 结构或文件系统资源在失败时被正确释放。

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重要的数据结构

• ext2_super_block：超级块，存储全局文件系统信息。
• ext2_group_desc：块组描述符，记录每个块组的元数据。
• ext2_inode_info：扩展的 inode 结构，包含 EXT2 特定的信息。

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常见错误码

• -ENOMEM：内存不足，分配 inode 或位图缓存失败。
• -ENOSPC：空间不足，无法找到可用的 inode。
• -EIO：I/O 错误，例如读取位图失败。

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总结

这个函数体现了 EXT2 文件系统的核心设计，包括 inode 分配的高效性、错误恢复能力，以及针对目录和文件的不同策略。它结合了并发控制、位图操作和元数据管理等技术，是学习文件系统设计的重要范例。