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【转】Linux那些事儿之我是Sysfs(8)一起散散步-pathwalk

linux kernel 2009-07-14 16:30:37 阅读83 评论0   字号：大中小 订阅

前面说过，只要知道文件的索引节点号，就可以得到那个文件。但是我们在操作文件时，从没听说谁会拿着索引节点号来操作文件，我们只知道文件名而已。它们是如何"和谐"起来的呢？linux把目录也看成一种文件，里面记录着文件名与索引节点号的对应关系。比如在ext3文件系统中，如果文件是一个目录，那么它的内容就是一系列ext3_dir_entry_2的结构

struct ext3_dir_entry_2 {
__u32 inode; /* Inode number */
__u16 rec_len; /* Directory entry length */
__u8 name_len; /* Name length */
__u8 file_type;
char name[EXT3_NAME_LEN]; /* File name */
};

举个例子，比如要打开/home/test/hello.c。首先，找到‘/’，读入其内容，找到名为"home"的文件的索引节点号，打开/home这个 "文件"，读入内容，找到名为 "test" 的的文件的索引节点号，同理，再打开文件"/home/test"，找到找到名为"hello.c”的文件的索引节点号，最后就得到 /home/test/hello.c了。这就是path_walk()函数的原理。

其中，根据一个文件夹的inode，和一个文件名来获取该文件的inode结构的函数，就叫lookup，它是inode_operations里面的函数。
struct dentry * (*lookup) (struct inode *,struct dentry *, struct nameidata *);
lookup，顾名思义，就是查找，比如查查在test这个文件夹下，有没有叫hello.c的文件，有的话，就从存储介质中读取其inode结构。并用dentry- >d_inode指向它。所以，我们只要知道了文件的路径和名字，总可以从根目录开始，一层一层的往下走，定位到某一个文件。 

superblock与vfsmount

接下来还要介绍两个数据结构，superblock和vfsmount。super_block结构是从所有具体的文件系统所抽象出来的一个结构，每一个文件系统实例都会有一对应super_block结构。比如每一个ext2的分区就有一个super_block结构，它记录了该文件系统实例(分区)的某些描述性的信息，比如该文件系统实例的文件系统类型，有多大，磁盘上每一块的大小, 还有就是super_operations。它与inode，dentry一样，只是某些内容在内存中的映像。就ext2文件系统而言，设备上的超级块为 ext2_super_block。由于sysfs是虚拟的文件系统，独一无二, 并且只能被mount一次，sysfs的super_block结构是sysfs_sb。sysfs_sb也是动态的从内存中生成的。

还有要提一下super_operations，它也算是VFS的一个接口。实现一个文件系统file_operations, dentry_operations, inode_operations, super_operations这四个结构都要实现。

把一个设备安装到一个目录节点时要用一个vfsmount的作为连接件。vfsmount结构定义如下：

struct vfsmount {
              struct list_head mnt_hash;
              struct vfsmount *mnt_parent; /* fs we are mounted on */
              struct dentry *mnt_mountpoint; /* dentry of mountpoint */
              struct dentry *mnt_root; /* root of the mounted tree */
              struct super_block *mnt_sb; /* pointer to superblock */
              ..........
}

对 于某个文件系统实例，内存中super_block和vfsmount都是唯一的。比如，我们将某个挂载硬盘分区mount -t vfat /dev/hda2 /mnt/d。实际上就是新建一个vfsmount结构作为连接件，vfsmount->mnt_sb = /dev/hda2的超级块结构；vfsmount->mntroot = /dev/hda2的"根"目录的dentry；vfsmount->mnt_mountpoint = /mnt/d的dentry； vfsmount->mnt_parent = /mnt/d所属的文件系统的vfsmount。并且把这个新建的vfsmount连入一个全局的hash表mount_hashtable中。

从 而我们就可以从总根’/’开始，沿着dentry往下找。假如碰到一个某个目录的dentry是被mount了的，那么我们就从 mount_hashtable表中去寻找相应的vfsmount结构 (函数是lookup_mnt())。然后我们得到vfsmount ->mnt_root，就可以找到mount在该目录的文件系统的"根"dentry结构。然后又继续往下走，就可以畅通无阻了。

关于path_walk()的代码我就不贴了，太长了。其实懂了原理后再去看，很简单，跟看故事会差不多。我当年就是看完这个函数后，信心倍增阿。pathwalk，不管前面是高速公路，或是泥泞的乡间小路，我们都要走到底。