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 * 虛擬文件系統(tǒng)VFS
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(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(shí)際物理介質(zhì)。

VFS提供了一個(gè)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(gè)抽象層，就可以實(shí)現(xiàn)利用通用接口對(duì)所有類新的文件系統(tǒng)進(jìn)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(duì)象

VFS采用了面向?qū)ο蟮乃悸罚捎靡唤M數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來代表通用的文件對(duì)象。

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

VFS中包括了四個(gè)主要的對(duì)象類型。

a.超級(jí)塊對(duì)象super_block

所有文件系統(tǒng)都必須實(shí)現(xiàn)超級(jí)塊，該對(duì)象用于存儲(chǔ)特定文件系統(tǒng)的信息，通常存儲(chǔ)在磁盤的特定扇區(qū)中，每個(gè)文件系統(tǒng)只有一個(gè)超級(jí)塊。

對(duì)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(huì)在使用現(xiàn)場(chǎng)創(chuàng)建超級(jí)塊并將其保存到內(nèi)存中。

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

超級(jí)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(jí)塊對(duì)象的代碼位于/fs/super.c。

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

b.索引節(jié)點(diǎn)對(duì)象inode

索引節(jié)點(diǎn)對(duì)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(shí)間等。

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

一個(gè)文件在內(nèi)存中只有一個(gè)索引節(jié)點(diǎn)對(duì)象，特殊文件(比如管道和設(shè)備文件)也有其對(duì)應(yīng)的索引節(jié)點(diǎn)。

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

c.目錄項(xiàng)對(duì)象dentry

每個(gè)目錄項(xiàng)對(duì)象代表一個(gè)路徑中的特定部分，比如路徑/bin/vi，/、bin和vi都屬于目錄項(xiàng)對(duì)象。

目錄項(xiàng)對(duì)象沒有對(duì)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(chǎng)創(chuàng)建。每個(gè)文件只對(duì)應(yīng)一個(gè)dentry對(duì)象。

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

d.文件對(duì)象file

文件對(duì)象表示進(jìn)程已經(jīng)打開的文件。這個(gè)對(duì)象在open的時(shí)候創(chuàng)建，在close的時(shí)候銷毀。

因?yàn)槎鄠€(gè)進(jìn)程可以同時(shí)打開和操作一個(gè)文件，所以一個(gè)文件可能在內(nèi)存中有多個(gè)file對(duì)象。

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

這個(gè)函數(shù)集非常重要，其中包括了對(duì)文件的實(shí)際操作函數(shù)，用戶空間調(diào)用write，最終會(huì)調(diào)用到file_operations里的write。

我們要實(shí)現(xiàn)一個(gè)char類型的字符設(shè)備，也就是要實(shí)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?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。如果你想了解更多相關(guān)內(nèi)容請(qǐng)查看下面相關(guān)鏈接

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