rootfs文件系统简单分析

来源：互联网发布：阿里云cdn刷新缓存url 编辑：程序博客网时间：2024/04/27 21:13

rootfs文件系统是基于内存的文件系统，也是虚拟的文件系统，在系统启动之后，隐藏在真正的根文件系统后面，不能被卸载。
在开始介绍rootfs之前，先介绍一下，rootfs的数据结构，然后再看一下rootfs中的函数rootfs_get_sb是怎么调用的。
rootfs的数据结构如下

[cpp] view plaincopyprint?

1static struct file_system_type rootfs_fs_type = {
2 .name = "rootfs",
3 .get_sb = rootfs_get_sb,
4 .kill_sb = kill_litter_super,
5};

第2行文件系统的名字
第3行挂载文件系统时分配超级块
第4行卸载文件系统时回收超级块

[cpp] view plaincopyprint?

01static void __init init_mount_tree(void)
02{
03 .......
04 mnt = do_kern_mount("rootfs", 0, "rootfs", NULL);
05 .......
06}
07struct vfsmount *
08do_kern_mount(const char *fstype, int flags, const char *name, void *data)
09{
10 ....
11 mnt = vfs_kern_mount(type, flags, name, data);
12 ....
13}
14struct vfsmount *
15vfs_kern_mount(struct file_system_type *type, int flags, const char *name, void *data)
16{
17 .....
18 error = type->get_sb(type, flags, name, data, mnt);
19 ......
20}

上面是内核在启动时挂载rootfs文件系统的简单流程，其中在第18行是，会调用rootfs文件系统中的rootfs_get_sb函数，其函数如下。

[cpp] view plaincopyprint?

1static int rootfs_get_sb(struct file_system_type *fs_type,
2 int flags, const char *dev_name, void *data, struct vfsmount *mnt)
3{
4 return get_sb_nodev(fs_type, flags|MS_NOUSER, data, ramfs_fill_super,
5 mnt);
6}

[cpp] view plaincopyprint?

01int get_sb_nodev(struct file_system_type *fs_type,
02 int flags, void *data,
03 int (*fill_super)(struct super_block *, void *, int),
04 struct vfsmount *mnt)
05{
06 int error;
07 struct super_block *s = sget(fs_type, NULL, set_anon_super, NULL);
08 if (IS_ERR(s))
09 return PTR_ERR(s);
10 s->s_flags = flags;
11 error = fill_super(s, data, flags & MS_SILENT ? 1 : 0);
12 if (error) {
13 deactivate_locked_super(s);
14 return error;
15 }
16 s->s_flags |= MS_ACTIVE;
17 simple_set_mnt(mnt, s);
18 return 0;
19}

第7行调用sget()函数分配新的超级块，传递set_anon_super()函数的地址作为参数。用合适的方式设置超级块的s_dev字段。
第10行将flags参数的值拷到超级块的s_flags字段中。
第11行的函数指针指向ramfs_fill_super函数，来分配索引节点对象和对应的目录项对象，并填充超级块字段的值。由于rootfs是一种特殊文件系统，没有磁盘超级块，因此只需执行这两个超级块的操作。

[cpp] view plaincopyprint?

01static int ramfs_fill_super(struct super_block * sb, void * data, int silent)
02{
03 struct ramfs_fs_info *fsi;
04 struct inode *inode = NULL;
05 struct dentry *root;
06 int err;
07 save_mount_options(sb, data);
08 fsi = kzalloc(sizeof(struct ramfs_fs_info), GFP_KERNEL);
09 sb->s_fs_info = fsi;
10 if (!fsi) {
11 err = -ENOMEM;
12 goto fail;
13 }
14 err = ramfs_parse_options(data, &fsi->mount_opts);
15 if (err)
16 goto fail;
17 sb->s_maxbytes = MAX_LFS_FILESIZE;
18 sb->s_blocksize = PAGE_CACHE_SIZE;
19 sb->s_blocksize_bits = PAGE_CACHE_SHIFT;
20 sb->s_magic = RAMFS_MAGIC;
21 sb->s_op = &ramfs_ops;
22 sb->s_time_gran = 1;
23 inode = ramfs_get_inode(sb, S_IFDIR | fsi->mount_opts.mode, 0);
24 if (!inode) {
25 err = -ENOMEM;
26 goto fail;
27 }
28 root = d_alloc_root(inode);
29 sb->s_root = root;
30 if (!root) {
31 err = -ENOMEM;
32 goto fail;
33 }
34 return 0;
35fail:
36 kfree(fsi);
37 sb->s_fs_info = NULL;
38 iput(inode);
39 return err;
40}

第7行如果文件系统使用generic_show_options()函数，这个函数将回调fill_super()调用，特殊情况下，.remount_fs回调函数，也会处理
第17行给超级块的文件的最长长度赋值
第18行给超级块的字节为单位的块大小的字段赋值
第19行给超级块的位为单位的大小的字段赋值
第21行超级块的方法指向ramfs_ops结构体的地址
第22行超级块时间戳的粒度赋值
第23行分配一个新的索引节点，并初始化新的索引节点
第28行分配/目录
第29行超级块的根目录指向/目录
第35-40行对一些错误信息的处理。

[cpp] view plaincopyprint?

01struct inode *ramfs_get_inode(struct super_block *sb, int mode, dev_t dev)
02{
03 struct inode * inode = new_inode(sb);
04 if (inode) {
05 inode->i_mode = mode;
06 inode->i_uid = current_fsuid();
07 inode->i_gid = current_fsgid();
08 inode->i_mapping->a_ops = &ramfs_aops;
09 inode->i_mapping->backing_dev_info = &ramfs_backing_dev_info;
10 mapping_set_gfp_mask(inode->i_mapping, GFP_HIGHUSER);
11 mapping_set_unevictable(inode->i_mapping);
12 inode->i_atime = inode->i_mtime = inode->i_ctime = CURRENT_TIME;
13 switch (mode & S_IFMT) {
14 default:
15 init_special_inode(inode, mode, dev);
16 break;
17 case S_IFREG:
18 inode->i_op = &ramfs_file_inode_operations;
19 inode->i_fop = &ramfs_file_operations;
20 break;
21 case S_IFDIR:
22 inode->i_op = &ramfs_dir_inode_operations;
23 inode->i_fop = &simple_dir_operations;
24 /* directory inodes start off with i_nlink == 2 (for "." entry) */
25 inc_nlink(inode);
26 break;
27 case S_IFLNK:
28 inode->i_op = &page_symlink_inode_operations;
29 break;
30 }
31 }
32 return inode;
33}

第3行分配一个新的索引节点
第5行对索引节点的模式赋值
第6行对索引节点的所有者标识符字段赋值
第7行对索引节点的组标识符字段赋值
第10行对索引节点的指向address_space对象的方法赋值(后面会分析)
第11行对索引节点的指向address_space对象的设备信息赋值
第12行索引节点的上次访问时间，上次写时间，索引节点修改时间都赋值为现在时间
第13行switch语句，用于多分支选择，这里面是选择17行的代码
第14行默认情况是使用init_special_inode函数，主要用字符设备，块设备的索引节点
第18行索引节点的方法指向ramfs_file_inode_operations;
第19行索引节点的文件方法操作指向ramfs_file_operations。
第22行如果是文件夹操作，其方法指向ramfs_dir_inode_operations;
第23行其文件操作的方法也相应的指向simple_dir_operations;
第32行返回索引节点。

[cpp] view plaincopyprint?

01struct dentry * d_alloc_root(struct inode * root_inode)
02{
03 struct dentry *res = NULL;
04 if (root_inode) {
05 static const struct qstr name = { .name = "/", .len = 1 };
06 res = d_alloc(NULL, &name);
07 if (res) {
08 res->d_sb = root_inode->i_sb;
09 res->d_parent = res;
10 d_instantiate(res, root_inode);
11 }
12 }
13 return res;
14}

第4行这里面的root_inode为真值
第5行对name结构体初始化
第6行分配一个dcache 目录
第8行目录项的超级块指向指向索引节点的超级块指针
第9行目录项的父指针指向自己
第10填充索引节点信息为根目录。
其实，目录项也可以当作目录文件对待，但目录项结构与inode结构所描述的目标是不同，目录结构所代表的是逻辑意义上的文件，记录的是其逻辑上的属性。而inode结构所代表的是物理意义上的文件，记录的是其物理上的属性。