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2018-08-28 15:31:54

原文地址:ZFS代码简介(1) 作者:qincp-

ZFS源码介绍

本文为ZFS文件系统源码的简单介绍。本文假设读者已经对文件系统结构的一般知识和术语有所了解。

传统上,我们描述ZFS由三部分组成:ZPLZFS Posix接口层),DMU(数据管理单元),以及SPA(存储池分配器)。虽然这种说法便于理解,但真实的情况要比这个稍微复杂些。下图给出了更为详细的示意。

在图中,仍然可以看到三个基本层次,每一个层次中又包含了多个子模块。除此之外,还有用户空间的ZVOL用户,ZFS用户,管理功能等。本文并不会对每个模块进行详细描述,源码才是最终的文档。如果对本文理解有困难或者有一些建议,欢迎到ZFS论坛(http://www.opensolaris.org/jive/forum.jspa?forumID=80)进行讨论。

文件系统类用户

只通过Posix文件系统API使用ZFS的基本应用。理论上,每个应用都可以归到这个类型。用户进行系统调用,这些调用通过OpenSolaris VFS层到达ZPL

设备类用户

ZFS提供创建“模拟卷”的方法,这些模拟卷使用存储池中的资源,表现为在/dev目录下的普通设备。这并不是典型用法,但有时也是需要的,有少部分应用直接和这些设备交互,而不是像大多数一般应用使用基于这些设备之上的文件系统功能。

管理GUI

Solaris提供基于web方式ZFS GUI,这可以作为JNI之上的基于JavaGUI的一个例子。该功能在OpenSolaris还暂时不支持。

管理用户

这类应用对ZFS文件系统或者存储池进行操作,包括检查属性以及数据集层次。除一些小功能模块外(Zoneadmzoneadmdfstyp),主要是两个应用:zpool(1M)zfs(1M)

 

Zpool(1M)

该命令负责创建和管理ZFS存储池。主要功能是解释输入命令行,将其翻译为libzfs调用,包括这过程中的一些错误处理。该命令的代码在 usr/src/cmd/zpool目录下。有这样一些文件:

zpool_main.c

命令入口主处理函数,处理所有参数和子命令

zpool_vdev.c

将一系列的vdev转换为libzfs调用所需要的nvlist

zpool_iter.c

对系统中的存储池进行迭代操作的函数集

zpool_util.c

一些杂项函数

Zfs(1M)

该命令创建和管理ZFS文件系统。类似于Zpool(1M),这个命令对命令行参数进行解释,翻译为libzfs调用。该命令的代码在/usr/src/cmd/zfs中,包含如下文件:

zfs_main.c

命令入口,处理所有参数和子命令

zfs_iter.c

对系统中数据集进行迭代操作的函数集

 

JNI

这个库提供了libzfsJava界面。当前是一个私有接口,针对GUI进行了裁剪。GUI主要通过CLI进行调用,所以,该库主要关注点为可观察性。库的源码在usr/src/lib/libzfs_jni目录下。

Libzfs

这是管理应用和ZFS核心模块交互的主要接口。库提供了访问和操作存储池和文件系统的统一的,面向对象的机制。库的底层机制则是通过/dev/zfsioctl调用接口和内核进行通讯。该库的代码在usr/src/lib/libzfs中,包含下列文件:

libzfs_dataset.c

操作数据集的主要接口

libzfs_pool.c

操作存储池的主要接口

libzfs_changelist.c

只对象属性更改的传递函数

libzfs_config.c

读和操作存储池配置信息

libzfs_graph.c

为数据集构造链表

libzfs_import.c

发现并且导入存储池

libzfs_mount.c

加载,卸载,共享数据集

libzfs_status.c

基于存储池状态的到FMA知识的链接

libzfs_util.c

杂项函数

ZPLZFS Posix层)

ZPLZFS文件系统的主要接口。它是基于DMU之上相对比较薄的一层,提供文件,目录等对象的抽象,起着OpenSolaris VFSDMU接口之间的桥梁作用。该层也负责进行ACL规则应用和执行同步语法(O_DSYNC)。

zfs_vfsops.c

OpenSolaris VFS 接口

zfs_vnops.c

OpenSolaris vnode 接口

zfs_znode.c

每个vnode对应一个底层znode

zfs_dir.c

目录操作

zfs_acl.c

ACL实现

zfs_ctldir.c

伪文件系统的实现.zfs/snapshot

zfs_log.c

ZPL记录意图日志条目的接口

zfs_replay.c

ZPL 重放意图日志条目的接口

zfs_byteswap.c

ZPL数据结构字节转换函数

ZVOL(ZFS)

ZFS提供对存储池中空间直接访问(以ZFS卷)的支持,代码中zvol由一个单独的文件实现:

zvol.c

卷接口

/dev/zfs

该设备是libzfs的主要控制接口。虽然用户通过/dev/zfs可以直接使用ioctl接口,但该接口不是一个公开接口,和libzfs紧密绑定。该设备由单个文件实现,对ioctl参数进行一些效验工作,将请求送到ZFS中的相应处理模块。

zfs_ioctl.c

/dev/zfs ioctl() 接口

zfs.h

内核态和用户态之间接口

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