Разработка ядра Linux - Роберт Лав

• void umount_begin(struct super_block *sb) — эта функция вызывается подсистемой VFS для прерывания операции монтирования. Она используется сетевыми файловыми системами, такими как NFS.

Все рассмотренные функции вызываются подсистемой VFS в контексте процесса. Все они при необходимости могут блокироваться.

Некоторые из этих функций являются необязательными. Файловая система может установить их значения в структуре операций суперблока равными NULL. Если соответствующий указатель равен NULL, то подсистема VFS или вызывает общий вариант функции, или не происходит ничего, в зависимости от операции.

Объект inode

Объект inode содержит всю информацию, которая необходима ядру для манипуляций с файлами и каталогами. В файловых системах в стиле Unix вся информация просто считывается из дисковых индексов и помещается в объект inode подсистемы VFS. Если файловые системы не имеют индексов, то эту информацию необходимо получить из других дисковых структур[70].

Объект индекса файла представляется с помощью структуры struct inode, которая определена в файле <linux/fs.h>. Эта структура с комментариями, описывающими назначение каждого поля, имеет следующий вид.

struct inode {

 struct hlist_node       i_hash;         /* хешированный список */

 struct list_head        i_list;         /* связанный список индексов */

 struct list_head        i_dentry; /* связанный список объектов dentry */

 unsigned long           i_ino;          /* номер индекса */

 atomic_t                i_count;        /* счетчик ссылок */

 umode_t                 i_mode;         /* права доступа */

 unsigned int            i_nlink;        /* количество жестких ссылок */

 uid_t                   i_uid; /* идентификатор пользователя-владельца */

 gid_t                   i_gid; /* идентификатор группы-владельца */

 kdev_t                  i_rdev;         /* связанное устройство */

 loff_t                  i_size;         /* размер файла в байтах */

 struct timespec         i_atime; /* время последнего доступа к файлу */

 struct timespec         i_mtime; /* время последнего изменения файла */

 struct timespec         i_ctime;        /* время изменения индекса */

 unsigned int            i_blkbits;      /* размер блока в битах */

 unsigned long           i_blksize;      /* размер блока в байтах */

 unsigned long           i_version;      /* номер версии */

 unsigned long           i_blocks;       /* размер файла в блоках */

 unsigned short          i_bytes; /* количество использованных байтов */

 spinlock_t              i_lock;         /* блокировка для защиты полей */

 struct rw_semaphore     i_alloc_sem     /* вложенные блокировки при

                                            захваченной i_sem */

 struct semaphore        i_sem;          /* семафор индекса */

 struct inode_operations *i_op;          /* таблица операций с индексом */

 struct file_operations  *i_fop;         /* файловые операции */

 struct super_block      *i_sb;          /* связанный суперблок */

 struct file_lock        *i_flock;       /* список блокировок файлов */

 struct address_space    *i_mapping;     /* соответствующее адресное

                                            пространство */

 struct address_space    i_data; /* адресное пространство устройства */

 struct dquot            *i_dquot[MAXQUOTAS]; /* дисковые квоты

                                                 для индекса */

 struct list_head        i_devices;      /* список блочных устройств */

 struct pipe_inode_info  *i_pipe;        /* информация конвейера */

 struct block_device     *i_bdev;        /* драйвер блочного устройства */

 unsigned long           i_dnotify_mask; /* события каталога */

 struct dnotify_struct   *i_dnotify; /* информация о событиях каталога */

 unsigned long           i_state;        /* флаги состояния */

 unsigned long           dirtied_when    /* время первого изменения */

 unsigned int            i_flags;        /* флаги файловой системы */

 unsigned char           i_sock;         /* сокет или нет? */

 atomic_t                i_writecount;   /* счетчик использования

                                            для записи */

 void                    *i_security;    /* модуль безопасности */

 __u32                   i_generation;   /* номер версии индекса */

 union {

  void *generic_ip; /* специфическая информация

                       файловой системы */

 } u;

};

Для каждого файла в системе существует представляющий его индекс (хотя объект файлового индекса создается в памяти только тогда, когда к файлу осуществляется доступ). Это справедливо и для специальных файлов, таких как файлы устройств или конвейеры. Следовательно, некоторые из полей структуры struct inode относятся к этим специальным файлам. Например, поле i_pipe указывает на структуру данных именованного конвейера. Если индекс не относится к именованному конвейеру, то это поле просто содержит значение NULL Другие поля, связанные со специальными файлами, — это i_devices, i_bdev, i_cdev.

Может оказаться, что та или иная файловая система не поддерживает тех свойств, которые присутствуют в объекте inode. Например, некоторые файловые системы не поддерживают такого атрибута, как время создания файла. В этом случае файловая система может реализовать это свойство как угодно. Например, поле i_ctime можно сделать нулевым или равным значению поля i_mtime.

Операции с файловыми индексами

Так же как и в случае операций суперблока, важным является поле inode_operations, в котором описаны функции файловой системы, которые могут быть вызваны подсистемой VFS для объекта файлового индекса. Как и для суперблока, операции с файловыми индексами могут быть вызваны следующим образом.

i->i_op->truncate(i);

где переменная i содержит указатель на определенный объект файлового индекса. В данном случае для индекса i выполняется операция truncate(), которая определена для файловой системы, в которой находится указанный файловый индекс i. Структура inode_operations определена в файле <linux/fs.h>, как показано ниже.

struct inode_operations {

 int (*create)(struct inode*, struct dentry*, int);

 struct dentry* (*lookup)(struct inode*, struct dentry*);

 int (*link)(struct dentry*, struct inode*, struct dentry*);

 int (*unlink)(struct inode*, struct dentry*);

 int (*symlink)(struct inode*, struct dentry*, const char*);

 int (*mkdir)(struct inode*, struct dentry*, int);

 int (*rmdir)(struct inode*, struct dentry*);

 int (*mknod)(struct inode*, struct dentry*, int, dev_t);

 int (*rename)(struct inode*, struct dentry*,

  struct inode*, struct dentry*);

 int (*readlink)(struct dentry*, char*, int);

 int (*follow_link)(struct dentry*, struct nameidata*);

 int (*put_link)(struct dentry*, struct nameidata*);

 void (*truncate)(struct inode*);

 int (*permission)(struct inode*, int);

 int (*setattr)(struct dentry*, struct iattr*);

 int (*getattr)(struct vfsmount*, struct dentry*, struct kstat*);

 int (*setxattr)(struct dentry*, const char*,

 const void*, size_t, int);

 ssize_t (*getxattr)(struct dentry*, const char*, void*, size_t);

 ssize_t (*listxattr)(struct dentry*, char*, size_t);

 int (*removexattr)(struct dentry*, const char*);

};

Рассмотрим указанные операции более подробно.

• int create(struct inode *dir, struct dentry *dentry, int mode);

Эта функция вызывается подсистемой VFS из системных вызовов creat() и open() для создания нового файлового индекса, который имеет указанный режим доступа (mode) и связан с указанным элементом каталога (dentry).

• struct dentry* lookup(struct inode *dir, struct dentry *dentry);

Эта функция производит поиск файлового индекса в указанном каталоге. Файловый индекс должен соответствовать имени файла, хранящемуся в указанном объекте элемента каталога.

• int link(struct dentry *old_dentry, struct inode *dir,

  struct dentry *dentry);

Эта функция вызывается из системного вызова link() для создания жесткой ссылки (hard link) на файл, соответствующий элементу каталога old_dentry в каталоге dir. Новая ссылка должна иметь имя, которое хранится в указанном элементе каталога dentry.

• int unlink(struct inode *dir, struct dentry *dentry);

Эта функция вызывается из системного вызова unlink() для удаления файлового индекса, соответствующего элементу каталога dentry в каталоге dir.

• int symlink(struct inode *dir, struct dentry *dentry,

  const char *symname);

Эта функция вызывается из системного вызова symlink() для создания символьной ссылки с именем symname на файл, которому соответствует элемент каталога dentry в каталоге dir.