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做一个自己的虚拟文件系统——准备知识

已有 5366 次阅读2009-12-10 10:35

文件系统中主要对象:
●超级块(superblock)对象: 存放系统中已安装文件系统的有关信息。对于基于磁盘的文件系统(具有I/O操作),这类对象通常对应于存放在磁盘上的文件系统控制块(FCB),也就是说,每个文件系统都有一个超级块对象。
●索引节点(inode)对象: 存放关于具体文件的一般信息。对于基于磁盘的文件系统,这类对象通常对应于存放在磁盘上的文件控制块(FCB),也就是说,每个文件都有一个索引节点对象。每个索引节点对象都有一个索引节点号,这个号唯一地标识某个文件系统中的指定文件。
●目录项(dentry)对象: 存放目录项与对应文件进行链接的信息。VFS把每个目录看作一个由若干子目录和文件组成的常规文件。例如,在查找路径名/tmp/test时 , 内核为根目录“/ ”创建第一个目录项对象, 为根目录下的 tmp项创建第二级目录项对象,为 /tmp 目录下的test项创建第三级目录项对象。
●文件(file)对象: 存放打开文件与进程之间进行交互的有关信息。这类信息仅当进程访问文件期间存在于内存中。
超级块用来描述整个文件系统的信息
每个文件除了有一个索引节点inode数据结构外,还有一个目录项dentry数据结构。dentry 结构中有个d_inode指针指向相应的inode结构。
dentry结构代表的是逻辑意义上的文件,所描述的是文件逻辑上的属性,因此,目录项对象在磁盘上并没有对应的映像;而inode结构代表的是物理意义上的文件,记录的是物理上的属性
一个索引节点对象可能对应多个目录项对象
一个有效的dentry结构必定有一个inode结构,这是因为一个目录项要么代表着一个文件,要么代表着一个目录,而目录实际上也是文件。所以,只要dentry结构是有效的,则其指针d_inode必定指向一个inode结构。可是,反过来则不然,一个inode却可能对应着不止一个dentry结构;也就是说,一个文件可以有不止一个文件名或路径名。这是因为一个已经建立的文件可以被链接(link)到其他文件名。所以在inode结构中有一个队列i_dentry,凡是代表着同一个文件的所有目录项都通过其dentry结构中的d_alias域挂入相应inode结构中的i_dentry队列。

主要数据结构之间的关系

超级块是对一个文件系统的描述;索引节点是对一个文件物理属性的描述;而目录项是对一个文件逻辑属性的描述。
当内核被编译时,就已经确定了可以支持哪些文件系统,这些文件系统在系统引导时,在VFS中进行注册。如果文件系统是作为内核可装载的模块,则在模块安装时进行注册,并在模块卸载时注销。
每个文件系统都有一个初始化例程,它的作用就是在VFS中进行注册,即填写一个叫做file_system_type的数据结构,该结构包含了文件系统的名称以及一个指向对应VFS超级块读取例程的地址。所有已注册的文件系统的file_system_type结构形成一个链表,称为注册链表。要对一个文件系统进行注册,就调用register_filesystem()函数。

编写一个新的文件系统涉及的基本对象——一个结构、四个操作表
文件系统类型结构(file_system_type)
超级块操作表(super_operations)
索引节点操作表(inode_operations)
页缓冲区操作表(address_space_operations)(虚拟文件系统可以不要)
文件操作表(file_operations)

做自己的文件基本系统步骤:
首先,建立一个文件系统类型(file_system_type)来描述文件系统,它包含文件系统的名称、类型标志以及get_sb()等操作。当安装文件系统时,系统会对该文件系统进行注册,即填充file_system_type结构,然后调用get_sb()函数来建立该文件系统的超级块。
接下来,创建超级块操作表(super_operations),提供创建一个索引节点、释放一个索引节点等的相关函数。
然后,索引节点操作表(inode_operations),提供索引节点的一些自操作函数,如lookup()用于搜索索引节点,建立符号连接等。

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