分类： LINUX
2012-08-23 23:36:26
vfs(the virtual filesystem, virtual file switch)为应用程序访问文件提供了统一的接口，如read、write、open等。
下面我们看加载文件系统模块、格式化磁盘、挂载磁盘，这些步骤相应的内核实现，vfs在其中又发挥了哪些作用。
文件系统在内核中由file_system_type结构表示，当我们执行以下命令加载文件系统模块时：
内核使用了以下函数完成ext2模块注册：
调用module_init(init_ext2_fs)，初始化模块；
在init_ext2_fs函数中，调用register_filesystem注册一个文件系统，register_filesystem将传入的ext2_fs_type加入到一个文件系统链表中，全局变量file_systems为文件系统链表的头结点。
接着我们格式化磁盘：
以上命令将磁盘的格式设置为ext2文件系统的格式，使得磁盘分区的格式按照指定文件系统的格式定义，如设定块大小、数据块是否连续存放等。
格式化之后，进行磁盘挂载：
mount命令使用了mount系统调用，在
do_mount首先调用kern_path获取挂载点相关信息，kern_path调用do_path_lookup，通过一系列函数调用，挂载点信息最终被记录在nameidata类型的变量中，nameidata包含挂载点的dentry和vfsmount
接着调用do_new_mount，其用以将ext2文件系统安装到/mnt，do_new_mount调用do_kern_mount，do_kern_mount调用vfs_kern_mount，vfs_kern_mount通过调用alloc_vfsmnt新建一个vfsmount，vfs_kern_mount再调用type->get_sb，这里type为之前加载ext2模块时注册的ext2_fs_type，get_sb对应于ext2_fs_type中的ext2_get_sb
ext2_get_sb调用get_sb_bdev，get_sb_bdev中调用sget新建一个super_block，之后调用ext2_fill_super，ext2_fill_super中调用ext2_iget新建一个inode，该inode作为挂载点的虚拟根，之后调用d_alloc_root新建一个dentry
回到do_new_mount函数，do_kern_mount返回后将调用do_add_mount，do_add_mount调用graft_tree将之前新建的vfsmount添加到一个hash表中
以上是挂载的底层实现过程，过程中创建了vfsmount、super_block、inode和dentry结构类型的变量，通过结构内部指针字段将各结构与其他结构关联，将super_block、inode等结构的操作函数设置为与新文件系统对应的操作函数(如ext2_sops、ext2_dir_inode_operations)，并使用新建的vfsmount、dentry、inode替换原来/mnt的相应结构。
所有挂载点，都有一个虚拟的、隐藏的根，挂载完成之后，操作挂载点中的目录或文件，将使用新注册的方法，如/dev/sda5挂载上/mnt之后，/mnt下的目录与文件将使用ext2提供的super_operations、inode_operations、file_operations等方法；而在挂载之前，/mnt使用的是”/”挂载点提供的方法。
使用crash解析vmcore文件，执行mount命令可以看到系统的挂载项：
每一个挂载点对应一个vfsmount结构，以上输出中最左一列就是挂载点vfsmount结构对应的地址。
再执行struct vfsmount
对于vfsmount结构，我们主要看以上几个字段：
在进行挂载之前，执行stat /mnt命令可以看到，可以看到/mnt与一个inode对应：
在挂载之后，inode变成另一个数值：
新的inode不再是磁盘上的一个项，而存在于内存中(即以上mount步骤中建立的虚拟根)，并且对应于挂载点上新的文件系统。
我们可以通过解析挂载点的vfsmount，再解析挂载点的dentry结构，即mnt_root，再解析相应的inode结构，即d_inode，就可找到挂载点相应的inode结构，查看到i_ino字段的值。
总的而言，使用mount挂载文件系统，其主要完成以下两项工作：
Reference: Chapter 13 - The Virtual Filesystem, Linux kernel development.3rd.Edition
