符号链接的查找

符号链接是一个普通文件，其中存放的是另一个文件的路径名。路径名可以包含符号链接，且必须由内核来解析。

例如，如果/foo/bar是指向（包含路径名）../dir的一个符号链接，那么，/foo/bar/file路径名必须由内核解析为对/dir/file的引用。在这个例子中，内核必须提取它的内容并把它解析为另一个路径名。第二个路径名操作从第一个操作所达到的目录开始，继续到符号链接路径名的最后一个分量被解析。接下来，原来的查找操作从第二个操作所达到的目录项恢复，且有了原目录名中紧随符号链接的分量。

对于更复杂的情况，比如含有符号链接的路径名可能包含其他的符号链接，则代码是递归的。

然而，难以驾驭的递归本质上是危险的。例如，假定一个符号链接指向自己。当然解析含有这样符号链接的路径名可能导致无休止的递归调用流，这又依次引发内核栈的溢出。当前进程描述符中的link_count字段用来避免这种问题：每次递归执行前增加这个字段的值，执行之后减少其值。如果该字段的值达到8，整个循环操作就以错误码结束。因此，符号链接嵌套的层数不超过7。

此外，当前进程的描述符中的total_link_count字段记录在元查找操作中有多少符号链接（甚至非嵌套的）被跟踪。如果这个计数器的值到40，则查找操作终止。没有这个计数器，怀有恶意的用户就可能创建一个病态的路径名，让其中包含很多连续的符号链接，是内核在无休止的查找操作中冻结。

这就是代码基本工作方式：一旦link_path_walk()函数检索到与路径名分量相关的目录项对象，就检查相应的索引节点是否有自定义的follow_link方法。如果是，索引节点就是一个符号链接，在原路径名的查找操作就必须先对这个符号链接进行解释。link_path_walk()函数中相关代码如下：

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fs/namei.c

……

878                 err = do_lookup(nd, &this, &next);

879                 if (err)

880                         break;

881

882                 err = -ENOENT;

883                 inode = next.dentry->d_inode;

884                 if (!inode)

885                         goto out_dput;

886

887                 if (inode->i_op->follow_link) {

888                         err = do_follow_link(&next, nd);

889                         if (err)

890                                 goto return_err;

891                         err = -ENOENT;

892                         inode = nd->path.dentry->d_inode;

893                         if (!inode)

894                                 break;

895                 } else

……

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在这种情况下，link_path_walk()函数调用do_follow_link(&next, nd)，前者传递给后者的参数为符号链接的路径（保存在next中）和符号链接所在的目录的路径（保存在nd中），do_follow_link()还需要将解析的结果赋给nd。do_follow_link()定义如下：

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fs/namei.c

563 /*

564  * This limits recursive symlink follows to 8, while

565  * limiting consecutive symlinks to 40.

566  *

567  * Without that kind of total limit, nasty chains of consecutive

568  * symlinks can cause almost arbitrarily long lookups.

569  */

570 static inline int do_follow_link(struct path *path, struct nameidata *nd)

571 {

572         void *cookie;

573         int err = -ELOOP;

574         if (current->link_count >= MAX_NESTED_LINKS)

575                 goto loop;

576         if (current->total_link_count >= 40)

577                 goto loop;

578         BUG_ON(nd->depth >= MAX_NESTED_LINKS);

579         cond_resched();

580         err = security_inode_follow_link(path->dentry, nd);

581         if (err)

582                 goto loop;

583         current->link_count++;

584         current->total_link_count++;

585         nd->depth++;

586         err = __do_follow_link(path, nd, &cookie);

587         if (!IS_ERR(cookie) && path->dentry->d_inode->i_op->put_link)

588                 path->dentry->d_inode->i_op->put_link(path->dentry, nd, cookie);

589         path_put(path);

590         current->link_count--;

591         nd->depth--;

592         return err;

593 loop:

594         path_put_conditional(path, nd);

595         path_put(&nd->path);

596         return err;

597 }

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该函数执行如下操作：

1、检查current->link_count是否大于等于MAX_NESTED_LINKS（当前内核定义为8），若是，则返回错误码-ELOOP。

2、检查current->total_link_count是否大于等于40，若是，则返回错误码-ELOOP。

3、若使当前进程需要，则调用cond_resched()进行进程交换（设置当前进程描述符thread_info中的TIF_NEED_RESCHED）。

4、调用security_inode_follow_link(path->dentry, nd)来对解析符号链接进行安全检查，若失败则返回错误码。

5、递增current->link_count、current->total_link_count和nd->depth

6、调用__do_follow_link(path, nd, &cookie)，该函数定义为：

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fs/namei.c

532 static __always_inline int

533 __do_follow_link(struct path *path, struct nameidata *nd, void **p)

534 {

535         int error;

536         struct dentry *dentry = path->dentry;

537

538         touch_atime(path->mnt, dentry);

539         nd_set_link(nd, NULL);

540

541         if (path->mnt != nd->path.mnt) {

542                 path_to_nameidata(path, nd);

543                 dget(dentry);

544         }

545         mntget(path->mnt);

546         nd->last_type = LAST_BIND;

547         *p = dentry->d_inode->i_op->follow_link(dentry, nd);

548         error = PTR_ERR(*p);

549         if (!IS_ERR(*p)) {

550                 char *s = nd_get_link(nd);

551                 error = 0;

552                 if (s)

553                         error = __vfs_follow_link(nd, s);

554                 else if (nd->last_type == LAST_BIND) {

555                         error = force_reval_path(&nd->path, nd);

556                         if (error)

557                                 path_put(&nd->path);

558                 }

559         }

560         return error;

561 }

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__do_follow_link()执行如下操作：

a.调用touch_atime(path->mnt, dentry)更新与要解析的符号链接关联的索引节点的访问时间。

 

b.nameidata的saved_names用于存放相应深度的符号链接的所指向的路径名，以深度为索引。调用nd_set_link()来初始化当前深度的符号链接的所指向的路径名为NULL。nd_set_link()定义为：

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include/linux/namei.h

static inline void nd_set_link(struct nameidata *nd, char *path)

{

    nd->saved_names[nd->depth] = path;

}

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c.判断path->mnt是否不等于nd->path.mnt，如果不等于，则意味着有一个文件系统被挂载在了符号链接上。这也同时意味着在向指向目录符号链接挂载文件系统时，已经对符号链接的路径（struct path）进行了适当的更新，也即是path中保存了有效的路径。所以调用path_to_nameidata(path, nd)，分别将path->mnt和path->dentry赋值给nd->path.mnt和nd->path.dentry。

 

d.增加path->mnt的引用计数，并设置nd->last_type为LAST_BIND，以说明最后一个分量是连接到特殊文件系统的符号链接。

 

e.调用与具体文件系统相关的函数实现的follow_link方法，给它传递的参数为dentry和nd。它读取存放在符号链接索引节点中的路径名，并把这个路径名保存在nd->saved_names数组的合适项中。如果读取出错，则返回错误码。

 

f.读取没有出错。且nd->saved_names数组的合适项中是有效的路径名，则调用__vfs_follow_link(nd, s)，给它传递的参数为地址nd和nd->saved_names数组中路径名的地址。返回调用__vfs_follow_link()的返回值，__vfs_follow_link()随后说明。

 

g.读取没有出错，但返回了NULL，则检查nd->last_type是否设置了LAST_BIND，若是，则这表明是有一个文件系统挂载在了符号链接上。于是调用force_reval_path(&nd->path, nd)来使目录项validate。如果出错，则减少对nd->path的引用计数。返回调用force_reval_path()的返回值。

 

7、如果__do_follow_link()正常返回，并且定义了索引节点对象的put_link方法，就执行它，释放由follow_link分配的临时数据结构。

 

8、减少path的引用计数，减少current->link_count和nd->depth。

 

9、返回由__do_follow_link()函数返回的错误码（0表示无错误）。

 

__vfs_follow_link()函数定义如下：

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fs/namei.c

498 static __always_inline int __vfs_follow_link(struct nameidata *nd, const char *link)

499 {

500         if (IS_ERR(link))

501                 goto fail;

502

503         if (*link == '/') {

504                 set_root(nd);

505                 path_put(&nd->path);

506                 nd->path = nd->root;

507                 path_get(&nd->root);

508         }

509

510         return link_path_walk(link, nd);

511 fail:

512         path_put(&nd->path);

513         return PTR_ERR(link);

514 }

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这个函数本质上依次执行下列操作：

1、检查符号链接指向的路径的路径名的第一个字符时是否是“/”，若是，则已经找到一个绝对路径名，因此没有必要在内存中保留前一个路径的任何信息。则调用set_root(nd)将root字段设置为current->fs ->root，并增加其引用计数。并将path字段同样设为nd->root，再次增加其引用计数。

 

2、调用link_path_walk()解析符号链接的路径名，传递给它的参数为路径名和nd。

 

3、返回从link_path_walk(link, nd)返回的值。

 

当do_follow_link()最后终止时，它把局部变量next的dentry字段设为目录项对象的地址，而这个地址由符号链接传递给原先就执行的link_path_walk()。link_path_walk()然后进行下一步。