Linux 虚拟文件系统四大对象:超级块、inode、dentry、file之间关系 (7)

f_op也是很重要的!是涉及到所有的文件的操作结构体。例如:用户使用read,最终都会调用file_operations中的读操作,而file_operations结构体是对于不同的文件系统不一定相同。里面一个重要的操作函数是release函数,当用户执行close时候,其实在内核中是执行release函数,这个函数仅仅将f_count减一,这也就解释了上面说的,用户close一个文件其实是将f_count减一。只有引用计数减到0才关闭文件。

注意:对于“正在使用”和“未使用”的文件对象分别使用一个双向链表进行管理。

files_struct

上面的file只是对一个文件而言,对于一个进程(用户)来说,可以同时处理多个文件,所以需要另一个结构来管理所有的files!

即:用户打开文件表--->files_struct

172 struct files_struct { 173 atomic_t count; 174 rwlock_t file_lock; /* Protects all the below members. Nests inside tsk->alloc_lock */ 175 int max_fds; 176 int max_fdset; 177 int next_fd; 178 struct file ** fd; /* current fd array */ 179 fd_set *close_on_exec; 180 fd_set *open_fds; 181 fd_set close_on_exec_init; 182 fd_set open_fds_init; 183 struct file * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT]; 184 };

解释一些字段:

字段 描述
count   引用计数  
file_lock   锁,保护下面的字段  
max_fds   当前文件对象的最大的数量  
max_fdset   文件描述符最大数  
next_fd   已分配的最大的文件描述符+1  
fd   指向文件对象指针数组的指针,一般就是指向最后一个字段fd_arrray,当文件数超过NR_OPEN_DEFAULT时候,就会重新分配一个数组,然后指向这个新的数组指针!  
close_on_exec   执行exec()时候需要关闭的文件描述符  
open_fds   指向打开的文件描述符的指针  
close_on_exec_init   执行exec()时候需要关闭的文件描述符初始化值  
open_fds_init   文件描述符初值集合  
fd_array   文件对象指针的初始化数组  
fs_struct

上面的file和files_struct记录的是与进程相关的文件的信息,但是对于进程本身来说,自身的一些信息用什么表示,这里就涉及到fs_struct结构体。

5 struct fs_struct { 6 atomic_t count; 7 rwlock_t lock; 8 int umask; 9 struct dentry * root, * pwd, * altroot; 10 struct vfsmount * rootmnt, * pwdmnt, * altrootmnt; 11 };

解释一些字段:

字段 描述
count   引用计数  
lock   保护锁  
umask   打开文件时候默认的文件访问权限  
root   进程的根目录  
pwd   进程当前的执行目录  
altroot   用户设置的替换根目录  

注意:实际运行时,这三个目录不一定都在同一个文件系统中。例如,进程的根目录通常是安装于“/”节点上的ext文件系统,而当前工作目录可能是安装于/etc的一个文件系统,替换根目录也可以不同文件系统中。
rootmnt,pwdmnt,altrootmnt:对应于上面三个的安装点。

文件方法(操作)file_operations 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); ssize_t (*read_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *); ssize_t (*write_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *); int (*iterate) (struct file *, struct dir_context *); unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *); 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 *, loff_t, loff_t, 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 **); long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset, loff_t len); int (*show_fdinfo)(struct seq_file *m, struct file *f); };

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