VFS目录项读取和缓存

 

在VFS中，文件的inode是通过dentry索引的，只有知道一个文件名（比如：/usr/src/perl）所对应的dentry对象，才能找到inode并最终读取文件在磁盘中的数据页。典型文件系统ext2/txt3中目录项内容存储在普通文件中，为了减少磁盘IO次数，内核构建了一个dentrycache用来存放读取过的目录项，并且通过hash表加速文件名->dentry对象的过程。下面从内核初始化dentrycache和hash表来表述内核对目录项读取的优化方法。

dentry_cache和dentry_hashtable是目录项缓存的两个重要数据结构。

 

1. Dentrycache：内核需要申请一块内存作为dentry对象的缓存。/init/main.c中的vfs_caches_init_early和vfs_caches_init执行了VFS数据结构（inode等）的初始化过程，当然包括了dentry的初始化过程dcache_init。在dcache_init中，dentry_cache=KMEM_CACHE，这是一个初始化dentry的slab分配器过程（内存管理中的slab分配，参考：http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-linux-slab-allocator/和http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-slub/）。以后的dentry对象所使用的内存都是通过这个slab分配器分配的。通过/proc/slabinfo可以看到内核当前的内存使用情况：一个典型值dentry7630 9512 132 29 1 : tunables 120 60 0 : slabdata 328 328 0（意思参考：http://elinux.org/Slab_allocator）。

2. Dentryhashtable，这也个是一个在内核启动过程中初始化的一个数据，这个hash表的具体大小1，可以通过内核参数传递见/Documentation/kernel-parameters.txt的dhash_entries= [KNL]项2，如果不设置默认内核分配（1/16当前ram大小），见：

dentry_hashtable=

alloc_large_system_hash("Dentrycache",

sizeof(structhlist_head),

dhash_entries,

13,

0,

&d_hash_shift,

&d_hash_mask,

0);

for(loop= 0; loop< (1 << d_hash_shift);loop++)

INIT_HLIST_HEAD(&dentry_hashtable[loop]);

，其中alloc_large_system_hash为内核在初始化阶段（alloc_bootmem_nopanic）分配hash表的典型方法，这个方法中,dhash_entries如果设置则为设置大小（2的pow），否则内核根据scale（第四个参数13，表示没2^13bytes有一个hashbucket），以及最后一个参数（limit，0表示1/16ram，根据scale设置的大小不超过limit的值）。D_hash_shift为返回的创建的hash包含元素的个数，利用最后一个for循环初始化。

1. 从hash表查找：link_path_look方法调用do_lookup进行查找，进一步调用dentry= __d_lookup(nd->path.dentry,name);，在__d_lookup方法中对hash表进行查找具体方法为：hlist_for_each_entry_rcu，这里面设计一个rcu机制（参考：http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-rcu/和http://blog.chinaunix.net/u3/101219/showart_2183663.html），当然，如果在dentrycache中查找到则发挥dentry，否则就要调用具体文件系统的查找方法dentry= dir->i_op->lookup(dir,new,nd);

4，具体文件系统的查找视不同文件系统而不同，但都是利用外键在磁盘上查找（B-TREE等）