文件系统理解

以下都是自己瞎理解,并不一定对,但会慢慢完善。

我们可以想象下,linux文件系统,是吧我们想利用的资源,以虚拟一种树状目录结构管理。最初我们主要想把,硬盘上的内容以树状的结构管理起来。
但是发现,其实好多硬件都可以放到这个树中。例如:字符设备串口等。
这要我们能清楚的管理硬件。简单既是美。这也是linux可能玩不了复杂的,只能简单的想到一切皆文件的理念吧。

我们先不考虑虚拟文件系统,其实虚拟文件系统只是在我们这个真实的文件系统上再虚拟一层。因为可能由于兴趣原因,我们不想在每个硬盘上都放一种真实文件,有的像放fat,有的想放ext3,有的想法minix。呵呵,有点开玩笑。由于一个电脑上有多个文件系统。我们又不想让用户用写个应用还得open_ext3 read_ext3z这个样子。所以我们又封装了以下open->open_ext3,用户还是只要调用open就可以了,所以有了虚拟文件系统。
不过我们现在不想管,我们就一个文件系统minix。因为我怕乱了,额。

还是以上经典图:

下面minix文件系统在硬盘上的结构

超级块用于存放盘设备上文件系统结构信息

i节点存放着文件系统中文件或目录名的索引节点,每个文件或目录都有一个i节点。

逻辑块位图用于描述盘上每个数据盘款的使用情况。

i节点位图用于说明i节点是否被使用。

int bmap(struct m_inode * inode,int block)

bmap实现了以上i节点和超级块的关联。

namei也是利用bmap解析文件系统中树目录结构

下面你会发现namei处在什么位置。

linux下文件系统和块设备包含的一些概念:

  1. 主设备号:blk_dev[NR_BLK_DEV]
  2. 从设备号:

通过blk_dev[MAJOR_NR].request_fn = DEVICE_REQUEST;
注册void do_hd_request(void)功能

看看linux 0.11是怎么通过read调用到硬盘上的。

调用流程

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
应用
| read->中断
V
read_write.c----------------文件系统上层接口-----------------
| sys_read
V
fs/block_dev.c--------------文件系统下层/块设备接口-----------
| block_read
V
fs/buffer.c
| breada
V
blk_drv/ll_rw_blk.c---------块设备/设备驱动上层接口----------
| ll_rw_block->make_request->add_request->request_fn
| ->do_hd_request
V
kernel/blk_drv/hd.c---------设备驱动底层接口----------------
| do_hd_request
V

每个任务都有一个自己的task_struct *current;
current中包含了任务打开的文件fd。
struct file * filp[NR_OPEN];

open.c
open
|
V
open_namei
次函数是操作文件系统树目录的重要体现接口。

open_namei返回的是struct m_inode

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
struct m_inode {
unsigned short i_mode;
unsigned short i_uid;
unsigned long i_size;
unsigned long i_mtime;
unsigned char i_gid;
unsigned char i_nlinks;
unsigned short i_zone[9];
/* these are in memory also */
struct task_struct * i_wait;
unsigned long i_atime;
unsigned long i_ctime;
unsigned short i_dev;
unsigned short i_num;
unsigned short i_count;
unsigned char i_lock;
unsigned char i_dirt;
unsigned char i_pipe;
unsigned char i_mount;
unsigned char i_seek;
unsigned char i_update;
};

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
struct super_block {
unsigned short s_ninodes;
unsigned short s_nzones;
unsigned short s_imap_blocks;
unsigned short s_zmap_blocks;
unsigned short s_firstdatazone;
unsigned short s_log_zone_size;
unsigned long s_max_size;
unsigned short s_magic;
/* These are only in memory */
struct buffer_head * s_imap[8];
struct buffer_head * s_zmap[8];
unsigned short s_dev;
struct m_inode * s_isup;
struct m_inode * s_imount;
unsigned long s_time;
struct task_struct * s_wait;
unsigned char s_lock;
unsigned char s_rd_only;
unsigned char s_dirt;
};


文件系统理解
http://blog.uanet.cn/EMBEDDED/mini2440/文件系统理解.html
作者
dnsnat
发布于
2022年5月30日
许可协议