Linux檔案子系統（ VFS）的初始化

目錄概述

檔案的描述

vfs系統的資料型別

各個資料結構之間的關係

vfs初始化

linux世界中一切都是檔案，linux檔案子系統vfs(virtual filesystem)為使用者提供了檔案和檔案系統的相關介面，系統中所有檔案系統依賴vfs來協同工作。linux的檔案包含兩部分目錄和檔案，一般採用樹狀的結構進行組織，如：

│ ├── desktop │ │ └── jprofiler.desktop │ ├── develop │ │ ├── busybox │ │ │ │ ├── built-in.o

路徑字串：

/home/dw/readme.txt

表示乙個名稱為readme.txt 的檔案，它在目錄/home/dw中。在這裡目錄和檔案看起來屬於不同的例項，但首先明確一下，在linux中目錄也屬於檔案，它可以列出其中所包含的所有檔案，它也可以執行檔案操作。

檔案的組成：

1. 檔案

1. 檔案的相關資訊（建立時間，擁有者等也稱為元資料inode）

2. 檔案本身

2. 檔案系統的控制資訊

vfs為了描述為了描述檔案，在vfs系統中使用了對應的四種物件：

• 超級塊物件

• 索引節點物件

• 目錄物件

• 檔案物件

其中在大多linux系統中超級塊物件會儲存在磁碟的特定扇區否則會在使用現場建立

資料型別

描述struct file_system_type

描述檔案系統型別，如ext4

struct super_block

每種檔案系統都必須實現超級塊物件，用於儲存特性檔案系統資訊,對應存放與磁碟特定扇區

struct inode

包含核心操作的全部資訊，對於linux可以從磁碟索引節點直接讀入，否則要檔案系統提取這些資訊，在記憶體中建立，便於檔案系統使用。

struct dentry

檔案包括路徑中的每個部分都是目錄項，沒有對應的磁碟資料結構。有三種狀態:1)被使用2）未被使用3）無效目錄項

struct mount

安裝檔案系統的例項，代表乙個安裝點，包含乙個 struct vfsmount成員

struct file

使用程序的觀點看檔案，表示程序已經開啟的檔案。包含訪問模式，當前偏移等。

struct fs_struct

程序描述符中使用，檔案系統和程序相關資訊，如當前工作目錄和根目錄

struct files_struct

程序描述符中使用，程序的相關資訊，如開啟的檔案以及描述符

struct nsproxy

程序描述符中使用，程序的命名空間層次結構。預設情況下，所有的程序共享相同的命名空間,可以通過clone_newns配置。

int copy_namespaces(unsigned long flags, struct task_struct *tsk)

……………….. }

各個資料結構之間的引用關係：

在start_kernel中通過下面兩個函式初始化：

asmlinkage __visible void __init start_kernel(void)

其中：

void __init vfs_caches_init_early(void)
void __init vfs_caches_init(unsigned long mempages)

在dcache_init，inode_init同dcache_init_early， inode_init_early函式中分別建立dentry和inode的slab cache和hash table，在slab cache中儲存資料，使用hash table為其建立索引表，典型的以空間換時間方式。這裡使用有early字尾和沒有early字尾的函式是根據hash是否分布在numa上來選擇hash table的建立時機是否推遲到vmalloc空間可以使用。

void __init inode_init(void)

在呼叫sysfs_init函式之前為dentry, inode,file，mount，kernfs_node建立了slab cache，為了方便索引、提高效率還建立了部分hash表。

void __init mnt_init(void)

在上面函式中註冊了3個檔案系統型別（file_system_type），分別是：

sysfs : sysfs_fs_type rootfs: rootfs_fs_type ramfs : ramfs_fs_type

下面通過init_mount_tree 函式安裝根檔案系統：其中，檔案系統的安裝和初始化需要分配super_block和inode，他們的分配初始化通過下面的呼叫完成。

init_mount_tree-->vfs_kern_mount-->
mount_fs-->rootfs_mount-->mount_nodev-->ramfs_fill_super。
error = fill_super(s, data, flags & ms_silent ? 1 : 0);
static void __init init_mount_tree(void)

隨後vfs_caches_init呼叫bdev_cache_init、chrdev_init。

void __init vfs_caches_init(unsigned long mempages)

初始字元裝置，塊裝置，完成vfs初始化。

Linux檔案子系統（ VFS）的初始化

Linux支援檔案系統與VFS

linux虛擬檔案系統vfs

linux檔案系統（一） VFS的概念

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