Linux常用文件结构体

来源:互联网 发布:企业网站怎样优化 编辑:程序博客网 时间:2024/03/28 19:47

 1、struct file结构体定义在include/linux/fs.h中定义。文件结构体代表一个打开的文件,系统中的每个打开的文件在内核空间都有一个关联的struct file它由内核在打开文件时创建,并传递给在文件上进行操作的任何函数。在文件的所有实例都关闭后,内核释放这个数据结构。在内核创建和驱动源码中,struct file的指针通常被命名为file或filp。如下所示:

  struct file {

  union {

  struct list_head fu_list; 文件对象链表指针linux/include/linux/list.h

  struct rcu_head fu_rcuhead; RCU(Read-Copy Update)是Linux 2.6内核中新的锁机制

  } f_u;

  struct path f_path;  包含dentry和mnt两个成员,用于确定文件路径

  #define f_dentry  f_path.dentry  f_path的成员之一,当前文件的dentry结构

  #define f_vfsmnt  f_path.mnt  表示当前文件所在文件系统的挂载根目录

  const struct file_operations *f_op; 与该文件相关联的操作函数

  atomic_t  f_count; 文件的引用计数(有多少进程打开该文件)

  unsigned int  f_flags;  对应于open时指定的flag

  mode_t  f_mode; 读写模式:open的mod_t mode参数

  off_t  f_pos; 该文件在当前进程中的文件偏移量

  struct fown_struct f_owner; 该结构的作用是通过信号进行I/O时间通知的数据。

  unsigned int  f_uid, f_gid; 文件所有者id,所有者组id

  struct file_ra_state f_ra;  在linux/include/linux/fs.h中定义,文件预读相关

  unsigned long f_version;

  #ifdef CONFIG_SECURITY

  void  *f_security;

  #endif

  /* needed for tty driver, and maybe others */

  void *private_data;

  #ifdef CONFIG_EPOLL

  /* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */

  struct list_head f_ep_links;

  spinlock_t f_ep_lock;

  #endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */

  struct address_space *f_mapping;

  };

 2、dentry的中文名称是目录项,是Linux文件系统中某个索引节点(inode)的链接。这个索引节点可以是文件,也可以是目录。 inode(可理解为ext2 inode)对应于物理磁盘上的具体对象,dentry是一个内存实体,其中的d_inode成员指向对应的inode。也就是说,一个inode可以在运行的时候链接多个dentry,而d_count记录了这个链接的数量。

  struct dentry {

  atomic_t d_count;  目录项对象使用计数器,可以有未使用态,使用态和负状态

  unsigned int d_flags;    目录项标志

  struct inode * d_inode;   与文件名关联的索引节点

  struct dentry * d_parent;    父目录的目录项对象

  struct list_head d_hash;    散列表表项的指针

  struct list_head d_lru;   未使用链表的指针

  struct list_head d_child;    父目录中目录项对象的链表的指针

  struct list_head d_subdirs;   对目录而言,表示子目录目录项对象的链表

  struct list_head d_alias;    相关索引节点(别名)的链表

  int d_mounted;     对于安装点而言,表示被安装文件系统根项

  struct qstr d_name;    文件名

  unsigned long d_time;     /* used by d_revalidate */

  struct dentry_operations *d_op;      目录项方法

  struct super_block * d_sb;      文件的超级块对象

  vunsigned long d_vfs_flags;

  void * d_fsdata;      与文件系统相关的数据

  unsigned char d_iname [DNAME_INLINE_LEN];      存放短文件名

  };

3、struct files_struct

  对于每个进程,包含一个files_struct结构,用来记录文件描述符的使用情况,定义在include/linux/file.h中

  struct files_struct

  {

  atomic_t count;     使用该表的进程数

  struct fdtable *fdt;

  struct fdtable fdtab;

  spinlock_t file_lock_cacheline_aligned_in_smp;

  int next_fd;         数值最小的最近关闭文件的文件描述符,下一个可用的文件描述符

  struct embedded_fd_set close_on_exec_init;    执行exec时需要关闭的文件描述符初值集合

  struct embedded_fd_set open_fds_init;     文件描述符的屏蔽字初值集合

  struct file * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT];      默认打开的fd队列

  };

  struct fdtable {

  unsigned int max_fds;

  struct file ** fd;    指向打开的文件描述符列表的指针,开始的时候指向fd_array,

  当超过max_fds时,重新分配地址

  fd_set *close_on_exec; 执行exec需要关闭的文件描述符位图(fork,exec即不被子进程继承的文件

  描述符)

  fd_set *open_fds; 打开的文件描述符位图

  struct rcu_head rcu;

  struct fdtable *next;

  };
 4、索引节点对象由inode结构体表示,定义文件在linux/fs.h中。

struct inode {
        struct hlist_node       i_hash; 哈希表
        struct list_head        i_list;   索引节点链表
        struct list_head        i_dentry; 目录项链表
        unsigned long           i_ino;  节点号
        atomic_t                i_count; 引用记数
        umode_t                 i_mode; 访问权限控制
        unsigned int            i_nlink; 硬链接数
        uid_t                   i_uid;  使用者id
        gid_t                   i_gid;  使用者id组
        kdev_t                  i_rdev; 实设备标识符
        loff_t                  i_size;  以字节为单位的文件大小
        struct timespec         i_atime; 最后访问时间
        struct timespec         i_mtime; 最后修改(modify)时间
        struct timespec         i_ctime; 最后改变(change)时间
        unsigned int            i_blkbits; 以位为单位的块大小
        unsigned long           i_blksize; 以字节为单位的块大小
        unsigned long           i_version; 版本号
        unsigned long           i_blocks; 文件的块数
        unsigned short          i_bytes; 使用的字节数
        spinlock_t              i_lock; 自旋锁
        struct rw_semaphore     i_alloc_sem; 索引节点信号量
        struct inode_operations *i_op; 索引节点操作表
        struct file_operations  *i_fop; 默认的索引节点操作
        struct super_block      *i_sb; 相关的超级块
        struct file_lock        *i_flock; 文件锁链表
        struct address_space    *i_mapping; 相关的地址映射
        struct address_space    i_data; 设备地址映射
        struct dquot            *i_dquot[MAXQUOTAS];节点的磁盘限额
        struct list_head        i_devices; 块设备链表
        struct pipe_inode_info  *i_pipe; 管道信息
        struct block_device     *i_bdev; 块设备驱动
        unsigned long           i_dnotify_mask;目录通知掩码
        struct dnotify_struct   *i_dnotify; 目录通知
        unsigned long           i_state; 状态标志
        unsigned long           dirtied_when;首次修改时间
        unsigned int            i_flags; 文件系统标志
        unsigned char           i_sock; 套接字
        atomic_t                i_writecount; 写者记数
        void                    *i_security; 安全模块
        __u32                   i_generation; 索引节点版本号
        union {
                void            *generic_ip;文件特殊信息
        } u;
};

 5、struct file_operations {
 struct module *owner;
 loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
 ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
 ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
 ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
 ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
 int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
 unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
 int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);
 long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
 long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
 int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
 int (*open) (struct inode *, struct file *);
 int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
 int (*release) (struct inode *, struct file *);
 int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync);
 int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);
 int (*fasync) (int, struct file *, int);
 int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
 ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
 unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
 int (*check_flags)(int);
 int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
 ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);
 ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);
 int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **);
};