虛擬文件系統[6]

• 和文件系統相關的數據結構

     內核使用一些標準數據結構來管理文件系統的其他相關數據。結構體file_system_type，用於描述各種特定的文件系統類型：

 

1. 在<Fs.h(include/linux)>中
2. struct file_system_type {
3.     const char *name;
4.     int fs_flags;
5.       /*該函數從磁盤上讀取超級塊，並在文件系統被安裝時，在內存中組裝超級塊對象*/
6.     int (*get_sb) (struct file_system_type *, int,
7.                const char *, void *, struct vfsmount *);
8.     void (*kill_sb) (struct super_block *);
9.     struct module *owner;
10.     struct file_system_type * next;
11.     struct list_head fs_supers;
12.     struct lock_class_key s_lock_key;
13.     struct lock_class_key s_umount_key;
14. };

     每種文件系統，不管有多少個實例安裝到系統中，還是根本沒有安裝到系統中，都只有一個file_system_type結構。
    結構體vfsmount用於描述一個安裝文件系統的實例：

1. 在<Mount.h(include/linux)>中
3. struct vfsmount {
4.     struct list_head mnt_hash;
5.     struct vfsmount *mnt_parent;    /* fs we are mounted on */
6.     struct dentry *mnt_mountpoint;  /* dentry of mountpoint */
7.     struct dentry *mnt_root;    /* root of the mounted tree */
8.     struct super_block *mnt_sb; /* pointer to superblock */
9.     struct list_head mnt_mounts;    /* list of children, anchored here */
10.     struct list_head mnt_child; /* and going through their mnt_child */
11.     int mnt_flags;
12.     /* 4 bytes hole on 64bits arches */
13.     char *mnt_devname;      /* Name of device e.g. /dev/dsk/hda1 */
14.     struct list_head mnt_list;
15.     struct list_head mnt_expire;    /* link in fs-specific expiry list */
16.     struct list_head mnt_share; /* circular list of shared mounts */
17.     struct list_head mnt_slave_list;/* list of slave mounts */
18.     struct list_head mnt_slave; /* slave list entry */
19.     struct vfsmount *mnt_master;    /* slave is on master->mnt_slave_list */
20.     struct mnt_namespace *mnt_ns;   /* containing namespace */
21.     /*
22.      * We put mnt_count & mnt_expiry_mark at the end of struct vfsmount
23.      * to let these frequently modified fields in a separate cache line
24.      * (so that reads of mnt_flags wont ping-pong on SMP machines)
25.      */
26.     atomic_t mnt_count;
27.     int mnt_expiry_mark;        /* true if marked for expiry */
28.     int mnt_pinned;
29. };

   當文件系統被實際安裝時，將有一個vfsmount結構體在安裝點被創建。該結構體用來代表文件系統的示例，即代表一個安裝點。

   vfsmount結構體中保存了在安裝時指定的標誌信息，這些信息存儲在mnt_flags域中：

1. #define MNT_NOSUID  0x01      //禁止該文件系統的可執行文件執行文件設置setuid和setgid
2. #define MNT_NODEV   0x02      //禁止訪問該文件系統上的設備文件
3. #define MNT_NOEXEC  0x04      //禁止執行該文件系統上的可執行文件
4. #define MNT_NOATIME 0x08
5. #define MNT_NODIRATIME  0x10
6. #define MNT_RELATIME    0x20

• 和進程相關的數據結構

   系統中的每一個進程都有自己的一組打開文件，像根文件系統、當前工作目錄、安裝點等。有三個數據結構將VFS層和進程緊密聯繫在一起：files_struct，fs_struc和namespace結構體。

   files_struct結構體由進程描述符中的files域指向。所有與每個進程(per-process)相關的信息如打開的文件及文件描述符都包含在其中：

 

1. 在<Files.h(include/linux)>中
2. /*
3.  * The default fd array needs to be at least BITS_PER_LONG,
4.  * as this is the granularity returned by copy_fdset().
5.  */
6. #define NR_OPEN_DEFAULT BITS_PER_LONG
8. /*
9.  * The embedded_fd_set is a small fd_set,
10.  * suitable for most tasks (which open <= BITS_PER_LONG files)
11.  */
12. struct embedded_fd_set {
13.     unsigned long fds_bits[1];
14. };
16. struct fdtable {
17.     unsigned int max_fds;
18.     struct file ** fd;      /* current fd array   fd數組指針指向已打開的文件對象鏈表，默認情況下，指向fd_array數組。  */
19.     fd_set *close_on_exec;
20.     fd_set *open_fds;
21.     struct rcu_head rcu;
22.     struct fdtable *next;
23. };
25. /*
26.  * Open file table structure
27.  */
28. struct files_struct {
29.   /*
30.    * read mostly part
31.    */
32.     atomic_t count;
33.     struct fdtable *fdt;
34.     struct fdtable fdtab;
35.   /*
36.    * written part on a separate cache line in SMP
37.    */
38.     spinlock_t file_lock ____cacheline_aligned_in_smp;
39.     int next_fd;
40.     struct embedded_fd_set close_on_exec_init;
41.     struct embedded_fd_set open_fds_init;
42.     struct file * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT];
43. };

 

  fs_struct結構體由進程描述符中的fs域指向。它包含文件系統和進程相關的信息：

 

 

1. 在<Fs_struc.h>中
3. struct dentry;
4. struct vfsmount;
6. struct fs_struct {
7.     atomic_t count;
8.     rwlock_t lock;
9.     int umask;
10.     struct dentry * root, * pwd, * altroot;
11.     struct vfsmount * rootmnt, * pwdmnt, * altrootmnt;
12. };

  namespace結構體由進程描述符中的namespace域指向。2.4版內核之後，單進程命名空間被加入到內核中，它使得每一個進程在系統中都看到唯一的安裝文件系統，不僅是惟一的根目錄，而且是惟一的文件系統層次結構：

 

1. 沒有找到nampspace.h文件，所以在<mnt_namespace.h(include/linux)>中找到下面的結構：
3. struct mnt_namespace {
4.     atomic_t        count;
5.     struct vfsmount *   root;
6.     struct list_head    list;
7.     wait_queue_head_t poll;
8.     int event;
9. };

   上述數據結構都是通過進程描述符連接起來的。對多數進程來說，它們的描述符都指向唯一的files_struct和fs_struct結構體。所以多個進程描述符可能指向同一個files_struct和fs_struct結構體。

   默認情況下，所有的進程共享同樣的命名空間（即它們都從相同的掛載表中看到同一個文件系統層次結構）。只有在進行CLONE_NEWNS標誌，纔會給進程一個另外的命名空間結構體的拷貝。