文档章节

Linux 虚拟文件系统和进程的关系

满小茂
 满小茂
发布于 2015/12/26 21:39
字数 1273
阅读 166
收藏 5

VFS中还有2个专门针对文件系统的2个对象,

- struct file_system_type: 用来描述文件系统的类型(比如ext3,ntfs等等)

- struct  vfsmount        : 描述一个安装文件系统的实例

file_system_type 结构体位于<linux/fs.h>

struct file_system_type {
    const char *name;   /* 文件系统名称 */
    int fs_flags;       /* 文件系统类型标志 */
    /* 从磁盘中读取超级块,并且在文件系统被安装时,在内存中组装超级块对象 */
    int (*get_sb) (struct file_system_type *, int,
               const char *, void *, struct vfsmount *);
    /* 终止访问超级块 */
    void (*kill_sb) (struct super_block *);
    struct module *owner;           /* 文件系统模块 */
    struct file_system_type * next; /* 链表中下一个文件系统类型 */
    struct list_head fs_supers;     /* 超级块对象链表 */
 
    /* 下面都是运行时的锁 */
    struct lock_class_key s_lock_key;
    struct lock_class_key s_umount_key;
 
    struct lock_class_key i_lock_key;
    struct lock_class_key i_mutex_key;
    struct lock_class_key i_mutex_dir_key;
    struct lock_class_key i_alloc_sem_key;
};

 

每种文件系统,不管由多少个实例安装到系统中,还是根本没有安装到系统中,都只有一个 file_system_type 结构。

 

======================================================================================================================

当文件系统被实际安装时,会在安装点创建一个 vfsmount 结构体。

结构体代表文件系统的实例,也就是文件系统被安装几次,就会创建几个 vfsmount

vfsmount 的定义参见<linux/mount.h>

struct vfsmount {
    struct list_head mnt_hash;      /* 散列表 */
    struct vfsmount *mnt_parent;    /* 父文件系统,也就是要挂载到哪个文件系统 */
    struct dentry *mnt_mountpoint;    /* 安装点的目录项 */
    struct dentry *mnt_root;        /* 该文件系统的根目录项 */
    struct super_block *mnt_sb;        /* 该文件系统的超级块 */
    struct list_head mnt_mounts;    /* 子文件系统链表 */
    struct list_head mnt_child;        /* 子文件系统链表 */
    int mnt_flags;                  /* 安装标志 */
    /* 4 bytes hole on 64bits arches */
    const char *mnt_devname;        /* 设备文件名 e.g. /dev/dsk/hda1 */
    struct list_head mnt_list;      /* 描述符链表 */
    struct list_head mnt_expire;    /* 到期链表的入口 */
    struct list_head mnt_share;        /* 共享安装链表的入口 */
    struct list_head mnt_slave_list;/* 从安装链表 */
    struct list_head mnt_slave;        /* 从安装链表的入口 */
    struct vfsmount *mnt_master;    /* 从安装链表的主人 */
    struct mnt_namespace *mnt_ns;    /* 相关的命名空间 */
    int mnt_id;            /* 安装标识符 */
    int mnt_group_id;        /* 组标识符 */
    /*
     * We put mnt_count & mnt_expiry_mark at the end of struct vfsmount
     * to let these frequently modified fields in a separate cache line
     * (so that reads of mnt_flags wont ping-pong on SMP machines)
     */
    atomic_t mnt_count;         /* 使用计数 */
    int mnt_expiry_mark;        /* 如果标记为到期,则为 True */
    int mnt_pinned;             /* "钉住"进程计数 */
    int mnt_ghosts;             /* "镜像"引用计数 */
#ifdef CONFIG_SMP
    int *mnt_writers;           /* 写者引用计数 */
#else
    int mnt_writers;            /* 写者引用计数 */
#endif
};

 文件系统和进程相关的数据结构

 

以上介绍的都是在内核角度看到的 VFS 各个结构,所以结构体中包含的属性非常多。

而从进程的角度来看的话,大多数时候并不需要那么多的属性,所有VFS通过以下3个结构体和进程紧密联系在一起。

- struct files_struct  :由进程描述符中的 files 目录项指向,所有与单个进程相关的信息(比如打开的文件和文件描述符)都包含在其中。

- struct fs_struct     :由进程描述符中的 fs 域指向,包含文件系统和进程相关的信息。

- struct mmt_namespace :由进程描述符中的 mmt_namespace 域指向。

struct files_struct 位于<linux/fdtable.h>

 

//文件描述表
struct fdtable {
	unsigned int max_fds;
	struct file ** fd;      /* current fd array */
	fd_set *close_on_exec;
	fd_set *open_fds;
	struct rcu_head rcu;
	struct fdtable *next;
};
/*
 * Open file table structure
 */
struct files_struct {
    atomic_t count;      /* 使用计数 */
    struct fdtable *fdt; /* 指向其他fd表的指针 */
    struct fdtable fdtab;/* 基 fd 表 进程的关联的所有文件数组*/
    spinlock_t file_lock ____cacheline_aligned_in_smp; /* 单个文件的锁 */
    int next_fd;                                       /* 缓存下一个可用的fd */
    struct embedded_fd_set close_on_exec_init;         /* exec()时关闭的文件描述符链表 */
    struct embedded_fd_set open_fds_init;              /* 打开的文件描述符链表 */
    struct file * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT];           /* 缺省的文件对象数组 NR_OPEN_DEFAULT在64位系统中等于64*/
};
  • task_struct-> files_struct-> fd_array[NR_OPEN_DEFAULT]是一个struct file 数组 ,进程打开文件小于64个文件时

  • task_struct->files_struct->fdtable->fd 是一个struct file 数组,进程打开文件大于64个文件

当新打开文件时,就会新建一个struct file结构体,然后将这个结构体会赋值给上面的指针。

 

 struct fs_struct 位于:<linux/fs_struct.h>

struct fs_struct {
    int users;               /* 用户数目 */
    rwlock_t lock;           /* 保护结构体的读写锁 */
    int umask;               /* 掩码 */
    int in_exec;             /* 当前正在执行的文件 */
    struct path root, pwd;   /* 根目录路径和当前工作目录路径 */
};

struct  mmt_namespace 位于<linux/mmt_namespace.h>

但是在2.6内核之后似乎没有这个结构体了,而是用 struct nsproxy 来代替。

以下是 struct task_struct 结构体中关于文件系统的3个属性。

struct task_struct 的定义位于<linux/sched.h>

 

/* filesystem information */
    struct fs_struct *fs;
/* open file information */
    struct files_struct *files; //进程打开文件
/* namespaces */
    struct nsproxy *nsproxy;

 

VFS 统一了文件系统的实现框架,使得在linux上实现新文件系统的工作变得简单。

目前linux内核中已经支持60多种文件系统,具体支持的文件系统可以查看 内核源码 fs 文件夹下的内容。

进程和打开文件及文件系统对应关系如图‍

另外:

文件系统中Page Cache作用详解 :http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cache/

文件读写过程:http://blog.csdn.net/zdy0_2004/article/details/46977841

© 著作权归作者所有

共有 人打赏支持
满小茂
粉丝 73
博文 119
码字总数 131754
作品 0
成都
程序员
Android安全模型之Linux安全模型

Android系统以Linux内核为基础,理解Android的安全设计首先要理清Linux安全模型的主要概念与元素,包括用户与权限,进程与内存空间等。 用户与权限 Linux安全模型的基础是用户与用户组。Lin...

柳哥
2014/11/30
0
0
Linux文件系统2---VFS的四个主要对象

https://www.cnblogs.com/smartjourneys/p/7260911.html 1.引言 本文所述关于文件管理的系列文章主要是对陈莉君老师所讲述的文件系统管理知识讲座的整理。 Linux可以支持不同的文件系统,它源...

chungle2011
05/11
0
0
10年资深架构师谈Linux上容器背后的虚拟化解决方案

本文根据第65期线上分享整理而成。 写在前面 目前主流的虚拟化技术有类似Intel VT这样的纯粹底层硬件虚拟化技术,也有类似Xen这样的半虚拟化技术,它并不是一个真正的虚拟机,而是相当于自己...

陈科
2016/07/20
0
0
(理论篇)从基础文件IO说起虚拟内存,内存文件映射,零拷贝

  为了快速构建项目,使用高性能框架是我的职责,但若不去深究底层的细节会让我失去对技术的热爱。   探究的过程是痛苦并激动的,痛苦在于完全理解甚至要十天半月甚至没有机会去应用,激...

intsmaze(刘洋)
07/28
0
0
Linux系统的进程与终端管理

原文发表于“网络安全和信息化”2018年第3期,转载到博客。 进程管理是Linux系统运维人员应掌握的一项基本技能,Linux作为典型的多用户操作系统,允许多个用户同时从不同的终端进行登录,用户...

yttitan
04/20
0
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

CentOS7防火墙firewalld操作

firewalld Linux上新用的防火墙软件,跟iptables差不多的工具。 firewall-cmd 是 firewalld 的字符界面管理工具,firewalld是CentOS7的一大特性,最大的好处有两个:支持动态更新,不用重启服...

dingdayu
今天
1
0
关于组件化的最初步

一个工程可能会有多个版本,有国际版、国内版、还有针对各种不同的渠道化的打包版本、这个属于我们日常经常见到的打包差异化版本需求。 而对于工程的开发,比如以前的公司,分成了有三大块业...

DannyCoder
今天
2
0
Spring的Resttemplate发送带header的post请求

private HttpHeaders getJsonHeader() { HttpHeaders headers = new HttpHeaders(); MediaType type = MediaType.parseMediaType("application/json; charset=UTF-8"); ......

qiang123
昨天
3
0
Spring Cloud Gateway 之 Only one connection receive subscriber allowed

都说Spring Cloud Gateway好,我也来试试,可是配置了总是报下面这个错误: java.lang.IllegalStateException: Only one connection receive subscriber allowed. 困扰了我几天的问题,原来...

ThinkGem
昨天
27
0
学习设计模式——观察者模式

1. 认识观察者模式 1. 定义:定义对象之间一种一对多的依赖关系,当一个对象状态发生变化时,依赖该对象的其他对象都会得到通知并进行相应的变化。 2. 组织结构: Subject:目标对象类,会被...

江左煤郎
昨天
4
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

返回顶部
顶部