虚拟文件系统[6]

• 和文件系统相关的数据结构

     内核使用一些标准数据结构来管理文件系统的其他相关数据。结构体file_system_type，用于描述各种特定的文件系统类型：

 

1. 在<Fs.h(include/linux)>中
2. struct file_system_type {
3.     const char *name;
4.     int fs_flags;
5.       /*该函数从磁盘上读取超级块，并在文件系统被安装时，在内存中组装超级块对象*/
6.     int (*get_sb) (struct file_system_type *, int,
7.                const char *, void *, struct vfsmount *);
8.     void (*kill_sb) (struct super_block *);
9.     struct module *owner;
10.     struct file_system_type * next;
11.     struct list_head fs_supers;
12.     struct lock_class_key s_lock_key;
13.     struct lock_class_key s_umount_key;
14. };

     每种文件系统，不管有多少个实例安装到系统中，还是根本没有安装到系统中，都只有一个file_system_type结构。
    结构体vfsmount用于描述一个安装文件系统的实例：

1. 在<Mount.h(include/linux)>中
3. struct vfsmount {
4.     struct list_head mnt_hash;
5.     struct vfsmount *mnt_parent;    /* fs we are mounted on */
6.     struct dentry *mnt_mountpoint;  /* dentry of mountpoint */
7.     struct dentry *mnt_root;    /* root of the mounted tree */
8.     struct super_block *mnt_sb; /* pointer to superblock */
9.     struct list_head mnt_mounts;    /* list of children, anchored here */
10.     struct list_head mnt_child; /* and going through their mnt_child */
11.     int mnt_flags;
12.     /* 4 bytes hole on 64bits arches */
13.     char *mnt_devname;      /* Name of device e.g. /dev/dsk/hda1 */
14.     struct list_head mnt_list;
15.     struct list_head mnt_expire;    /* link in fs-specific expiry list */
16.     struct list_head mnt_share; /* circular list of shared mounts */
17.     struct list_head mnt_slave_list;/* list of slave mounts */
18.     struct list_head mnt_slave; /* slave list entry */
19.     struct vfsmount *mnt_master;    /* slave is on master->mnt_slave_list */
20.     struct mnt_namespace *mnt_ns;   /* containing namespace */
21.     /*
22.      * We put mnt_count & mnt_expiry_mark at the end of struct vfsmount
23.      * to let these frequently modified fields in a separate cache line
24.      * (so that reads of mnt_flags wont ping-pong on SMP machines)
25.      */
26.     atomic_t mnt_count;
27.     int mnt_expiry_mark;        /* true if marked for expiry */
28.     int mnt_pinned;
29. };

   当文件系统被实际安装时，将有一个vfsmount结构体在安装点被创建。该结构体用来代表文件系统的示例，即代表一个安装点。

   vfsmount结构体中保存了在安装时指定的标志信息，这些信息存储在mnt_flags域中：

1. #define MNT_NOSUID  0x01      //禁止该文件系统的可执行文件执行文件设置setuid和setgid
2. #define MNT_NODEV   0x02      //禁止访问该文件系统上的设备文件
3. #define MNT_NOEXEC  0x04      //禁止执行该文件系统上的可执行文件
4. #define MNT_NOATIME 0x08
5. #define MNT_NODIRATIME  0x10
6. #define MNT_RELATIME    0x20

• 和进程相关的数据结构

   系统中的每一个进程都有自己的一组打开文件，像根文件系统、当前工作目录、安装点等。有三个数据结构将VFS层和进程紧密联系在一起：files_struct，fs_struc和namespace结构体。

   files_struct结构体由进程描述符中的files域指向。所有与每个进程(per-process)相关的信息如打开的文件及文件描述符都包含在其中：

 

1. 在<Files.h(include/linux)>中
2. /*
3.  * The default fd array needs to be at least BITS_PER_LONG,
4.  * as this is the granularity returned by copy_fdset().
5.  */
6. #define NR_OPEN_DEFAULT BITS_PER_LONG
8. /*
9.  * The embedded_fd_set is a small fd_set,
10.  * suitable for most tasks (which open <= BITS_PER_LONG files)
11.  */
12. struct embedded_fd_set {
13.     unsigned long fds_bits[1];
14. };
16. struct fdtable {
17.     unsigned int max_fds;
18.     struct file ** fd;      /* current fd array   fd数组指针指向已打开的文件对象链表，默认情况下，指向fd_array数组。  */
19.     fd_set *close_on_exec;
20.     fd_set *open_fds;
21.     struct rcu_head rcu;
22.     struct fdtable *next;
23. };
25. /*
26.  * Open file table structure
27.  */
28. struct files_struct {
29.   /*
30.    * read mostly part
31.    */
32.     atomic_t count;
33.     struct fdtable *fdt;
34.     struct fdtable fdtab;
35.   /*
36.    * written part on a separate cache line in SMP
37.    */
38.     spinlock_t file_lock ____cacheline_aligned_in_smp;
39.     int next_fd;
40.     struct embedded_fd_set close_on_exec_init;
41.     struct embedded_fd_set open_fds_init;
42.     struct file * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT];
43. };

 

  fs_struct结构体由进程描述符中的fs域指向。它包含文件系统和进程相关的信息：

 

 

1. 在<Fs_struc.h>中
3. struct dentry;
4. struct vfsmount;
6. struct fs_struct {
7.     atomic_t count;
8.     rwlock_t lock;
9.     int umask;
10.     struct dentry * root, * pwd, * altroot;
11.     struct vfsmount * rootmnt, * pwdmnt, * altrootmnt;
12. };

  namespace结构体由进程描述符中的namespace域指向。2.4版内核之后，单进程命名空间被加入到内核中，它使得每一个进程在系统中都看到唯一的安装文件系统，不仅是惟一的根目录，而且是惟一的文件系统层次结构：

 

1. 没有找到nampspace.h文件，所以在<mnt_namespace.h(include/linux)>中找到下面的结构：
3. struct mnt_namespace {
4.     atomic_t        count;
5.     struct vfsmount *   root;
6.     struct list_head    list;
7.     wait_queue_head_t poll;
8.     int event;
9. };

   上述数据结构都是通过进程描述符连接起来的。对多数进程来说，它们的描述符都指向唯一的files_struct和fs_struct结构体。所以多个进程描述符可能指向同一个files_struct和fs_struct结构体。

   默认情况下，所有的进程共享同样的命名空间（即它们都从相同的挂载表中看到同一个文件系统层次结构）。只有在进行CLONE_NEWNS标志，才会给进程一个另外的命名空间结构体的拷贝。