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2011-03-22 21:02:26
文件系统中主要对象：
●超级块（superblock）对象: 存放系统中已安装文件系统的有关信息。对于基于磁盘的文件系
统（具有I／O操作），这类对象通常对应于存放在磁盘上的文件系统控制块（FCB）,也就是说,
每个文件系统都有一个超级块对象。
●索引节点（inode）对象: 存放关于具体文件的一般信息。对于基于磁盘的文件系统，这类对
象通常对应于存放在磁盘上的文件控制块(FCB),也就是说,每个文件都有一个索引节点对象。每
个索引节点对象都有一个索引节点号,这个号唯一地标识某个文件系统中的指定文件。
●目录项（dentry）对象: 存放目录项与对应文件进行链接的信息。VFS把每个目录看作一个由
若干子目录和文件组成的常规文件。例如，在查找路径名/tmp/test时 , 内核为根目录“/ ”创
建第一个目录项对象, 为根目录下的 tmp项创建第二级目录项对象，为 /tmp 目录下的test项创
建第三级目录项对象。
●文件(file)对象: 存放打开文件与进程之间进行交互的有关信息。这类信息仅当进程访问文件
期间存在于内存中。
超级块用来描述整个文件系统的信息
每个文件除了有一个索引节点inode数据结构外，还有一个目录项dentry数据结构。dentry 结构
中有个d_inode指针指向相应的inode结构。
dentry结构代表的是逻辑意义上的文件，所描述的是文件逻辑上的属性，因此，目录项对象在磁
盘上并没有对应的映像；而inode结构代表的是物理意义上的文件，记录的是物理上的属性
一个索引节点对象可能对应多个目录项对象
一个有效的dentry结构必定有一个inode结构，这是因为一个目录项要么代表着一个文件，要么
代表着一个目录，而目录实际上也是文件。所以，只要dentry结构是有效的，则其指针d_inode
必定指向一个inode结构。可是，反过来则不然，一个inode却可能对应着不止一个dentry结构；
也就是说，一个文件可以有不止一个文件名或路径名。这是因为一个已经建立的文件可以被链接
（link）到其他文件名。所以在inode结构中有一个队列i_dentry,凡是代表着同一个文件的所有
目录项都通过其dentry结构中的d_alias域挂入相应inode结构中的i_dentry队列。
主要数据结构之间的关系
超级块是对一个文件系统的描述；索引节点是对一个文件物理属性的描述；而目录项是对一个文
件逻辑属性的描述。
当内核被编译时，就已经确定了可以支持哪些文件系统，这些文件系统在系统引导时，在VFS中
进行注册。如果文件系统是作为内核可装载的模块，则在模块安装时进行注册，并在模块卸载时
注销。
每个文件系统都有一个初始化例程，它的作用就是在VFS中进行注册，即填写一个叫做
file_system_type的数据结构，该结构包含了文件系统的名称以及一个指向对应VFS超级块读取
例程的地址。所有已注册的文件系统的file_system_type结构形成一个链表，称为注册链表。要
对一个文件系统进行注册，就调用register_filesystem()函数。
编写一个新的文件系统涉及的基本对象——一个结构、四个操作表
文件系统类型结构（file_system_type）
超级块操作表（super_operations）
索引节点操作表（inode_operations）
页缓冲区操作表（address_space_operations）(虚拟文件系统可以不要)
文件操作表（file_operations）
做自己的文件基本系统步骤：
首先，建立一个文件系统类型（file_system_type）来描述文件系统，它包含文件系统的名称、
类型标志以及get_sb()等操作。当安装文件系统时，系统会对该文件系统进行注册，即填充
file_system_type结构，然后调用get_sb()函数来建立该文件系统的超级块。
接下来，创建超级块操作表（super_operations）,提供创建一个索引节点、释放一个索引节点
等的相关函数。
然后，索引节点操作表（inode_operations），提供索引节点的一些自操作函数，如lookup()用
于搜索索引节点，建立符号连接等
有关目录项对象的理解一直让我很迷惑，心里总以为目录项对象只是目录而已，看完以下的文章你将会有写明白吧，前提是你已经看过这方面的内容了，只是和我一样遇到了疑问。
目录项对象
每个文件除了有一个索引节点inode数据结构外，还有一个目录项dentry(directory enrty)数据结构。dentry 结构中有个d_inode指针指向相应的inode结构。读者也许会问，既然inode结构和dentry结构都是对文件各方面属性的描述，那为什么不把这两个结构“合而为一”呢？这是因为二者所描述的目标不同，dentry结构代表的是逻辑意义上的文件，所描述的是文件逻辑上的属性，（注释：从用户观点看逻辑文件是用户所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及结构，它独立于物理设备，逻辑文件又称为文件组织。物理文件是与存储介质性能有关的，在外存上存储的组织形式。 ）因此，目录项对象在磁盘上并没有对应的映像；而inode结构代表的是物理意义上的文件，记录的是物理上的属性，对于一个具体的文件系统（如Ext2），Ext2_ inode结构在磁盘上就有对应的映像。所以说，一个索引节点对象可能对应多个目录项对象。
dentry 的定义在include/linux/dcache.h中：
struct dentry {
atomic_t d_count; /* 目录项引用计数器 */
unsigned int d_flags; /* 目录项标志 */
struct inode * d_inode; /* 与文件名关联的索引节点 */
struct dentry * d_parent; /* 父目录的目录项 */
struct list_head d_hash; /* 目录项形成的哈希表 */
struct list_head d_lru; /*未使用的 LRU 链表 */
struct list_head d_child; /*父目录的子目录项所形成的链表 */
struct list_head d_subdirs; /* 该目录项的子目录所形成的链表*/
struct list_head d_alias; /* 索引节点别名的链表*/
int d_mounted; /* 目录项的安装点 */
struct qstr d_name; /* 目录项名（可快速查找） */
unsigned long d_time; /* 由 d_revalidate函数使用 */
struct dentry_operations *d_op; /* 目录项的函数集*/
struct super_block * d_sb; /* 目录项树的根 （即文件的超级块）*/
unsigned long d_vfs_flags;
void * d_fsdata; /* 具体文件系统的数据 */
unsigned char d_iname[DNAME_INLINE_LEN]; /* 短文件名 */
};
下面对dentry结构给出进一步的解释。
一个有效的dentry结构必定有一个inode结构，这是因为一个目录项要么代表着一个文件，要么代表着一个目录，而目录实际上也是文件。所以，只要dentry结构是有效的，则其指针d_inode必定指向一个inode结构。可是，反过来则不然，一个inode却可能对应着不止一个dentry结构；也就是说，一个文件可以有不止一个文件名或路径名。这是因为一个已经建立的文件可以被连接（link）到其他文件名。所以在inode结构中有一个队列i_dentry,凡是代表着同一个文件的所有目录项都通过其dentry结构中的d_alias域挂入相应inode结构中的i_dentry队列。
在内核中有一个哈希表dentry_hashtable ，是一个list_head的指针数组。一旦在内存中建立起一个目录节点的dentry 结构，该dentry结构就通过其d_hash域链入哈希表中的某个队列中。
内核中还有一个队列dentry_unused，凡是已经没有用户（count域为0）使用的dentry结构就通过其d_lru域挂入这个队列。
Dentry结构中除了d_alias 、d_hash、d_lru三个队列外，还有d_vfsmnt、d_child及d_subdir三个队列。其中d_vfsmnt仅在该dentry为一个安装点时才使用。另外，当该目录节点有父目录时，则其dentry结构就通过d_child挂入其父节点的d_subdirs队列中，同时又通过指针d_parent指向其父目录的dentry结构，而它自己各个子目录的dentry结构则挂在其d_subdirs域指向的队列中。
从上面的叙述可以看出，一个文件系统中所有目录项结构或组织为一个哈希表，或组织为一颗树，或按照某种需要组织为一个链表，这将为文件访问和文件路径搜索奠定下良好的基础。
