文件系统中的dentry结构的详细介绍

摘要
    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，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。由于dentry结构是文件系统中的核心数据结构，也是文件访问和为文件访问而做的文件路径搜索操作的枢纽。要明白文件系统的结构，那么就必须很好的理解dentry结构。所以本文主要是详细的说明一下文件系统中的dentry结构。
dentry结构体的元素定义

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，也就是连接到同一个inode对象的所有的dentry对象组成的一个队列*/
      int d_mounted;                  /* 目录项的安装点 */
      struct qstr d_name;             /* 这是一个结构体，该结构体中存放着目录项名的长度、目录项名对应的杂凑值和目录项名（可快速查找），这个主要是用于路径查询的时候来存放中间查询值 */
      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 */

};

对于dentry对象的一些解释
   首先是对于dentry对象中的六个队列的解释。dentry中实际上由6个list_head，即d_vfsmnt、d_hash、d_lru、d_child、d_subdirs和d_alias。这里的list_head既可以用来作为一个队列的头，也可以用来将其所在的数据结构挂入到某个队列中。
（1）d_vfsmnt队列仅在该dentry结构为一个安装点的时候才使用。一个dentry结构一经建立就通过其d_hash挂入杂凑表dentry_hashtable中的某个队列中，当dentry结构的d_count为0即共享技术变成0的时候则通过d_lru挂入LRUdentry_unused队列中。
（2）dentry结构通过d_child挂入在其父节点（上一层目录）的d_subdirs队列中。同时该dentry结构的d_parent指向其父目录的dentry结构。
（3）该目录项的各个子目录的dentry结构则是在该目录项本身的d_subdirs队列中。
（4）对于d_alias队列: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。也就是说目录项中的d_alias队列将会挂入inode节点中的i_dentry队列中。
（5）在内核中有一个哈希表dentry_hashtable ，是一个list_head的指针数组（该数组中的每个元素就是代表一个队列，从这个意义上讲，这个数组的元素个数为6）。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。
关于dentry结构对象的总结
（1） 每个dentry结构都通过队列头d_hash连入杂凑表dentry_hashtable中的某个队列里面。
（2） 共享计数为0的dentry结构通过队列头d_lru链入LRU队列dentry_unused，在队列中等待释放或者是“东山再起”。
（3） 每个dentry结构都通过指针d_inode指向一个inode数据结构。但是多个dentry结构可以指向同一个inode结构。
（4） 指向同一个inode结构的dentry结构都通过队列头d_alias连接在一起，在在该inode结构的i_dentry队列中。
（5） 每个dentry结构都通过指针d_parent指向其父目录节点的dentry结构，并通过队列头d_child跟同一目录中的其他节点的dentry结构链接在一起，都在父目录节点的d_subdirs队列中。
（6） 每个dentry结构都通过指针d_sb指向一个super_block数据结构。
（7） 每个dentry结构通过指针d_op指向一个dentry_operations数据结构。
（8） 每个dentry结构都有个队列头d_vfsmnt，用于文件系统的安装。