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[操作系统]解析文件系统之文件系统的注册(二)

继上一篇文章 id="N10048">3. 文件系统的注册

这里的文件系统是指可能会被挂载到目录树中的各个实际文件系统,所谓实际文件系统,即是指VFS 中的实际操作最终要通过它们来完成而已,并不意味着它们一定要存在于某种特定的存储设备上。比如在笔者的 Linux 机器下就注册有 "rootfs"、"proc"、"ext2"、"sockfs" 等十几种文件系统。

3.1 文件系统的数据结构

在 Linux 源代码中,每种实际的文件系统用以下的数据结构表示:

 1 struct file_system_type { 2  const char *name; 3  int fs_flags; 4  struct dentry *(*mount) (struct file_system_type *, int, 5    const char *, void *); 6  void (*kill_sb) (struct super_block *); 7  struct module *owner; 8  struct file_system_type * next; 9  struct hlist_head fs_supers;10 11  struct lock_class_key s_lock_key;12  struct lock_class_key s_umount_key;13  struct lock_class_key s_vfs_rename_key;14 15  struct lock_class_key i_lock_key;16  struct lock_class_key i_mutex_key;17  struct lock_class_key i_mutex_dir_key;18 };

注册过程实际上将表示各实际文件系统的 struct file_system_type 数据结构的实例化,然后形成一个链表,内核中用一个名为 file_systems 的全局变量来指向该链表的表头。

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name:文件系统的名字,这个名字唯一的标识一种文件系统;

next:为文件系统的链表指针;

fs_supers:对于每一个mount的文件系统,系统都会为它创建一个super_block数据结构,该结构保存文件系统本省以及挂载点相关的信息。由于可以同时挂载多个同一文件系统类型的文件系统(比如/ 和/home都挂载了ext3文件系统),因此同一个文件系统类型会对应多个super block,@fs_supers就把这个文件系统类型对应的super block链接起来。

owner是指向module的指针,仅当文件系统类型是以模块方式注册时,owner才有效。

get_sb:这个函数非常重要,它VFS能够和底层文件系统交互的起始点,该函数是不能放在super_block结构中的,因为super_block是在get_sb执行之后才能建立的。get_sb从底层文件系统获取super_block的信息,是和底层文件系统相关的。

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3.2 注册 rootfs 文件系统

 在众多的实际文件系统中,之所以单独介绍 rootfs 文件系统的注册过程,实在是因为该文件系统 VFS 的关系太过密切,如果说 ext2/ext3 是 Linux 的本土文件系统,那么 rootfs 文件系统则是 VFS 存在的基础。一般文件系统的注册都是通过 module_init 宏以及 do_initcalls() 函数来完成(读者可通过阅读module_init 宏的声明及 arch\i386\vmlinux.lds 文件来理解这一过程),但是 rootfs 的注册却是通过 init_rootfs() 这一初始化函数来完成,这意味着 rootfs 的注册过程是 Linux 内核初始化阶段不可分割的一部分。

 1 static int __init init_ramfs_fs(void) 2 { 3  return register_filesystem(&ramfs_fs_type); 4 } 5 module_init(init_ramfs_fs) 6  7 int __init init_rootfs(void) 8 { 9  int err;10 11  err = bdi_init(&ramfs_backing_dev_info);12  if (err)13   return err;14 15  err = register_filesystem(&rootfs_fs_type);16  if (err)17   bdi_destroy(&ramfs_backing_dev_info);18 19  return err;20 }

 

init_rootfs() 通过调用 register_filesystem(&rootfs_fs_type) 函数来完成 rootfs 文件系统注册的,其中rootfs_fs_type 定义如下:

1 struct file_system_type rootfs_fs_type = { \2  name:  "rootfs", \3  read_super: ramfs_read_super, \4  fs_flags: FS_NOMOUNT|FS_LITTER, \5  owner:  THIS_MODULE, \6 }

 

 

注册之后的 file_systems 链表结构如下图2所示: