Разработка ядра Linux - Роберт Лав

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

Эта функция вызывается из системного вызова mkdir() для создания нового каталога с указанным режимом доступа (mode).

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

Эта функция вызывается из системного вызова rmdir() для удаления каталога на который указывает элемент каталога dentry из каталога dir.

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

  int mode, dev_t rdev);

Эта функция вызывается из системного вызова mknod() для создания специального файла (файла устройства, именованного конвейера или сокета), информация о котором хранится в параметре rdev. Файл должен быть создан в каталоге dir с именем, указанным в параметре dentry, и режимом доступа mode.

• int rename(struct inode *old_dir, struct dentry *old_dentry,

  struct inode *new_dir, struct dentry *new_dentry);

Эта функция вызывается подсистемой VFS для перемещения указанного элемента каталога old_dentry из каталога old_dir в каталог new_dir с новым именем, указанным в параметре new_dentry.

• int readlink(struct dentry *dentry, char *buffer, int buflen);

Эта функция вызывается из системного вызова readlink() для копирования не более buflen байт полного пути, связанного с символьной ссылкой, соответствующей указанному элементу каталога, в указанный буфер.

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

Эта функция вызывается подсистемой VFS для трансляции символьной ссылки в индекс файла, на который эта ссылка указывает. На ссылку указывает указатель dentry, а результат сохраняется в структуру nameidata, на которую указывает параметр nd.

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

Эта функция вызывается подсистемой VFS после вызова функции followlink().

• void truncate(struct inode *inode);

Эта функция вызывается подсистемой VFS для изменения размера заданного файла. Перед вызовом поле i_size указанного индекса файла должно быть установлено в желаемое значение размера.

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

Эта функция проверяет, разрешен ли указанный режим доступа к файлу, на который ссылается объект inode. Функция должна возвращать нулевое значение, если доступ разрешен, и отрицательное значение кода ошибки в противном случае. Для большинства файловых систем данное поле устанавливается в значение NULL, и при этом используется общий метод VFS, который просто сравнивает биты поля режима доступа файлового индекса с указанной маской. Более сложные файловые системы, которые поддерживают списки контроля доступа (ACL), реализуют свой метод permission().

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

Эта функция вызывается функцией notify_change() для уведомления о том, что произошло "событие изменения" ("change event") после модификации индекса.

• int getattr(struct vfsmount *mnt, struct dentry *dentry,

  struct kstat *stat);

Эта функция вызывается подсистемой VFS при уведомлении, что индекс должен быть обновлен с диска.

• int setxattr(struct dentry *dentry, const char *name,

  const void *value, size_t size, int flags);

Эта функция вызывается подсистемой VFS для установки одного из расширенных атрибутов (extended attributes)[71] с именем name в значение value для файла, соответствующего элементу каталога dentry.

• int getxattr(struct dentry *dentry, const char *name,

  void *value, size_t size);

Эта функция вызывается подсистемой VFS для копирования значения одного из расширенных атрибутов (extended attributes) с именем name в область памяти с указателем value.

• ssize_t listxattr(struct dentry *dentry, char *list, size_t size);

Эта функция должна копировать список всех атрибутов для указанного файла в буфер, соответствующий параметру list.

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

Эта функция удаляет указанный атрибут для указанного файла.

Объект dentry

Как уже рассказывалось, подсистема VFS представляет каталоги так же, как и файлы. В имени пути /bin/vi, и элемент bin, и элемент vi — это файлы, только bin — это специальный файл, который является каталогом, a vi — это обычный файл. Объекты файловых индексов служат для представления обоих этих компонентов. Несмотря на такую полезную унификацию, подсистеме VFS также необходимо выполнять операции, специфичные для каталогов, такие как поиск компонента пути по его имени, проверка того, что указанный элемент пути существует, и переход на следующий компонент пути.

Для решения этой задачи в подсистеме VFS реализована концепция элемента каталога (directory entry или dentry). Объект dentry — это определенный компонент пути. В предыдущем примере компоненты /, bin и vi — это объекты элементов каталога. Первые два — это каталоги, а последний — обычный файл. Важным моментом является то, что все объекты dentry — это компоненты пути, включая и обычные файлы.

Элементы пути также могут включать в себя точки монтирования. В имени пути /mnt/cdrom/foo, компоненты /, mnt, cdrom и foo — это все объекты типа dentry. Подсистема VFS при выполнении операций с каталогами по необходимости конструирует объекты элементов каталога на лету.

Объекты типа dentry представлены с помощью структуры struct dentry и определены в файле <linux/dcache.h>. Эта структура с комментариями, которые определяют назначение каждого поля, имеет следующий вид.

struct dentry {

 atomic_t                 d_count;     /* счетчик использования */

 unsigned long            d_vfs_flags; /* флаги кэша объектов dentry */

 spinlock_t               d_lock; /* блокировка данного объекта dentry */

 struct inode             *d_inode; /* соответствующий файловый индекс */

 struct list_head         d_lru; /* список неиспользованных объектов */

 struct list_head         d_child;     /* список объектов у родительского

                                          экземпляра */

 struct list_head         d_subdirs;   /* подкаталоги */

 struct list_head         d_alias;     /* список альтернативных (alias)

                                          индексов */

 unsigned long            d_time;      /* время проверки правильности */

 struct dentry_operations *d_op;       /* таблица операций с элементом

                                          каталога */

 struct super_block       *d_sb;       /* связанный суперблок */

 unsigned int             d_flags;     /* флаги элемента каталога */

 int                      d_mounted;   /* является ли объект точкой

                                           монтирования */

 void                     *d_fsdata;   /* специфические данные

                                          файловой системы */

 struct rcu_head          d_rcu; /* блокировки RCU (read-copy update) */

 struct dcookie_struct    *d_cookie;    /* cookie-идентификатор */

 struct dentry            *d_parent;    /* объект dentry

                                           родительского каталога */

 struct qstr              d_name;       /* имя dentry */

 struct hlist_node        d_hash;       /* список хеширования */

 struct hlist_head        *d_bucket;    /* сегмент хеш-таблицы */

 unsigned char d_iname[DNAME_INLINE_LEN_MIN]; /* короткое имя файла */

};

В отличие от предыдущих двух объектов, объект dentry не соответствует какой бы то ни было структуре данных на жестком диске. Подсистема VSF создает эти объекты на лету на основании строкового представления имени пути. Поскольку объекты элементов каталога не хранятся физически на дисках, то в структуре struct dentry нет никаких флагов, которые указывают на то, изменен ли объект (т.е. должен ли он быть записан назад на диск).

Состояние элементов каталога

Действительный объект элемента каталога, может быть в одном из трех состояний: используемый (used), неиспользуемый (unused) и негативный (negative).

Используемый объект соответствует существующему файловому индексу (т.е. поле d_inode указывает на связанный объект типа mode) и используется один или более раз (т.е. значение поля d_count — положительное число). Используемый элемент каталога используется подсистемой VFS, а также указывает на существующие данные, поэтому не может быть удален.

Неиспользуемый объект типа dentry соответствует существующему объекту inode (поле d_inode указывает на объект файлового индекса), но подсистема VFS в данный момент не использует этот элемент каталога (поле d_count содержит нулевое значение). Так как элемент каталога указывает на существующий объект, то он сохраняется на случай, если вдруг окажется нужным. Если объект не ликвидировать преждевременно, то его и не нужно будет создавать заново, если вдруг он понадобится в будущем, и поиск по имени пути пройдет быстрее. Когда же появляется необходимость освободить память, то такой объект элемента каталога может быть удален, потому что он никем не используется.