/********************
 * 虛擬文件系統(tǒng)VFS
 ********************/

(1)VFS介紹

虛擬文件系統(tǒng)VFS作為內(nèi)核的子系統(tǒng)，為用戶空間程序提供了文件系統(tǒng)的相關(guān)接口。

VFS使得用戶可以直接使用open()等系統(tǒng)調(diào)用而無需考慮具體文件系統(tǒng)和實際物理介質(zhì)。

VFS提供了一個通用的文件系統(tǒng)模型，該模型囊括了我們所能想到的文件系統(tǒng)的常用功能和行為。通過這個抽象層，就可以實現(xiàn)利用通用接口對所有類新的文件系統(tǒng)進行操作。

a.調(diào)用模型

write(): 用戶空間 -->

sys_write(): VFS -->

文件系統(tǒng)的寫方法: 文件系統(tǒng) -->

物理介質(zhì)

(2)VFS采用的主要對象

VFS采用了面向?qū)ο蟮乃悸?，采用一組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來代表通用的文件對象。

這些結(jié)構(gòu)體在包含數(shù)據(jù)的同時也包含了操作這些數(shù)據(jù)的指針。

VFS中包括了四個主要的對象類型。

a.超級塊對象super_block

所有文件系統(tǒng)都必須實現(xiàn)超級塊，該對象用于存儲特定文件系統(tǒng)的信息，通常存儲在磁盤的特定扇區(qū)中，每個文件系統(tǒng)只有一個超級塊。

對于不基于磁盤的文件系統(tǒng)，比如基于內(nèi)存的文件系統(tǒng)sysfs，linux會在使用現(xiàn)場創(chuàng)建超級塊并將其保存到內(nèi)存中。

超級塊的結(jié)構(gòu)體為super_block，定義在<linux/fs.h>。

超級塊的操作方法結(jié)構(gòu)體為super_operations，也定義在fs.h中。

創(chuàng)建、管理和銷毀超級塊對象的代碼位于/fs/super.c。

在文件系統(tǒng)安裝時，內(nèi)核會調(diào)用alloc_super()函數(shù)從磁盤讀取文件系統(tǒng)超級塊，并將其信息填充到內(nèi)存中的超級塊對象中。

b.索引節(jié)點對象inode

索引節(jié)點對象包含了內(nèi)核在操作文件或目錄是需要的全部信息，如文件的訪問控制權(quán)限，大小，擁有者，創(chuàng)建時間等。

系統(tǒng)把這些信息存儲在一個單獨的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，稱為索引節(jié)點。

一個文件在內(nèi)存中只有一個索引節(jié)點對象，特殊文件(比如管道和設(shè)備文件)也有其對應(yīng)的索引節(jié)點。

inode結(jié)構(gòu)體定義在<linux/fs.h>，其對應(yīng)的操作函數(shù)結(jié)構(gòu)體為inode_operations

c.目錄項對象dentry

每個目錄項對象代表一個路徑中的特定部分，比如路徑/bin/vi，/、bin和vi都屬于目錄項對象。

目錄項對象沒有對應(yīng)的磁盤結(jié)構(gòu)，VFS根據(jù)字符串形式的路徑名現(xiàn)場創(chuàng)建。每個文件只對應(yīng)一個dentry對象。

dentry結(jié)構(gòu)體定義在<linux/dcache.h>中，對應(yīng)的目錄項操作函數(shù)結(jié)構(gòu)體dentry_operations也定義在<linux/dcache.h>中。

d.文件對象file

文件對象表示進程已經(jīng)打開的文件。這個對象在open的時候創(chuàng)建，在close的時候銷毀。

因為多個進程可以同時打開和操作一個文件，所以一個文件可能在內(nèi)存中有多個file對象。

文件對象由file結(jié)構(gòu)體表示，定義在<linux/fs.h>中。file對象的操作函數(shù)結(jié)構(gòu)體為file_operations，定義在<linux/fs.h>中。

這個函數(shù)集非常重要，其中包括了對文件的實際操作函數(shù)，用戶空間調(diào)用write，最終會調(diào)用到file_operations里的write。

我們要實現(xiàn)一個char類型的字符設(shè)備，也就是要實現(xiàn)file_operations中支持的函數(shù)。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，謝謝大家對腳本之家的支持。如果你想了解更多相關(guān)內(nèi)容請查看下面相關(guān)鏈接

最新評論