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linux常見檔案結構體全面解析

阿新 • • 發佈：2019-01-15
1.1 struct file
　　struct file結構體定義在include/linux/fs.h中定義。檔案結構體代表一個開啟的檔案，系統中的每個開啟的檔案在核心空間都有一個關聯的 struct file。它由核心在開啟檔案時建立，並傳遞給在檔案上進行操作的任何函式。在檔案的所有例項都關閉後，核心釋放這個資料結構。在核心建立和驅動原始碼中，struct file的指標通常被命名為file或filp。如下所示：
　　struct file {
　　union {
　　struct list_head fu_list; 檔案物件連結串列指標linux/include/linux/list.h
　　struct rcu_head fu_rcuhead; RCU(Read-Copy Update)是Linux 2.6核心中新的鎖機制
　　} f_u;
　　struct path f_path; 包含dentry和mnt兩個成員，用於確定檔案路徑
　　#define f_dentry f_path.dentry f_path的成員之一，當前檔案的dentry結構
　　#define f_vfsmnt f_path.mnt 表示當前檔案所在檔案系統的掛載根目錄
　　const struct file_operations *f_op; 與該檔案相關聯的操作函式
　　atomic_t f_count; 檔案的引用計數(有多少程序開啟該檔案)
　　unsigned int f_flags; 對應於open時指定的flag
　　mode_t f_mode; 讀寫模式：open的mod_t mode引數
　　off_t f_pos; 該檔案在當前程序中的檔案偏移量
　　struct fown_struct f_owner; 該結構的作用是通過訊號進行I/O時間通知的資料。
　　unsigned int f_uid, f_gid; 檔案所有者id，所有者組id
　　struct file_ra_state f_ra; 在linux/include/linux/fs.h中定義，檔案預讀相關
　　unsigned long f_version;
　　#ifdef CONFIG_SECURITY
　　void *f_security;
　　#endif
　　/* needed for tty driver, and maybe others */
　　void *private_data;
　　#ifdef CONFIG_EPOLL
　　/* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */
　　struct list_head f_ep_links;
　　spinlock_t f_ep_lock;
　　#endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */
　　struct address_space *f_mapping;
　　};
　　1.2 struct dentry
　　dentry的中文名稱是目錄項，是Linux檔案系統中某個索引節點(inode)的連結。這個索引節點可以是檔案，也可以是目錄。
inode(可理解為ext2 inode)對應於物理磁碟上的具體物件，dentry是一個記憶體實體，其中的d_inode成員指向對應的inode。也就是說，一個inode可以在執行的時候連結多個dentry，而d_count記錄了這個連結的數量。
　　struct dentry {
　　atomic_t d_count; 目錄項物件使用計數器,可以有未使用態,使用態和負狀態
　　unsigned int d_flags; 目錄項標誌
　　struct inode * d_inode; 與檔名關聯的索引節點
　　struct dentry * d_parent; 父目錄的目錄項物件
　　struct list_head d_hash; 散列表表項的指標
　　struct list_head d_lru; 未使用連結串列的指標
　　struct list_head d_child; 父目錄中目錄項物件的連結串列的指標
　　struct list_head d_subdirs; 對目錄而言，表示子目錄目錄項物件的連結串列
　　struct list_head d_alias; 相關索引節點(別名)的連結串列
　　int d_mounted; 對於安裝點而言，表示被安裝檔案系統根項
　　struct qstr d_name; 檔名
　　unsigned long d_time; /* used by d_revalidate */
　　struct dentry_operations *d_op; 目錄項方法
　　struct super_block * d_sb; 檔案的超級塊物件
　　vunsigned long d_vfs_flags;
　　void * d_fsdata; 與檔案系統相關的資料
　　unsigned char d_iname [DNAME_INLINE_LEN]; 存放短檔名
　　};
　　1.3 struct files_struct
　　對於每個程序，包含一個files_struct結構，用來記錄檔案描述符的使用情況
，定義在include/linux/file.h中
　　struct files_struct
　　{
　　atomic_t count; 使用該表的程序數
　　struct fdtable *fdt;
　　struct fdtable fdtab;
　　spinlock_t file_lock ____cacheline_aligned_in_smp;
　　int next_fd; 數值最小的最近關閉檔案的檔案描述符,下一個可用的檔案描述符
　　struct embedded_fd_set close_on_exec_init; 執行exec時需要關閉的檔案描述符初值集合
　　struct embedded_fd_set open_fds_init; 檔案描述符的遮蔽字初值集合
　　struct file * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT]; 預設開啟的fd佇列
　　};
　　struct fdtable {
　　unsigned int max_fds;
　　struct file ** fd; 指向開啟的檔案描述符列表的指標，開始的時候指向fd_array，
　　當超過max_fds時，重新分配地址
　　fd_set *close_on_exec; 執行exec需要關閉的檔案描述符點陣圖(fork，exec即不被子程序繼承的檔案
　　描述符)
　　fd_set *open_fds; 開啟的檔案描述符點陣圖
　　struct rcu_head rcu;
　　struct fdtable *next;
　　};
　　1.4 struct fs_struct
　　struct fs_struct {
　　atomic_t count; 計數器
　　rwlock_t lock; 讀寫鎖
　　int umask;
　　struct dentry * root, * pwd, * altroot;根目錄("/")，當前目錄以及替換根目錄
　　struct vfsmount * rootmnt, * pwdmnt, * altrootmnt;
　　};
　　1.5 struct inode
　　索引節點物件由inode結構體表示，定義檔案在linux/fs.h中。
　　struct inode {
　　struct hlist_node i_hash; 雜湊表
　　struct list_head i_list; 索引節點連結串列
　　struct list_head i_dentry; 目錄項鍊表
　　unsigned long i_ino; 節點號
　　atomic_t i_count; 引用記數
　　umode_t i_mode; 訪問許可權控制
　　unsigned int i_nlink; 硬連結數
　　uid_t i_uid; 使用者id
　　gid_t i_gid; 使用者id組
　　kdev_t i_rdev; 實裝置識別符號
　　loff_t i_size; 以位元組為單位的檔案大小
　　struct timespec i_atime; 最後訪問時間
　　struct timespec i_mtime; 最後修改(modify)時間
　　struct timespec i_ctime; 最後改變(change)時間
　　unsigned int i_blkbits; 以位為單位的塊大小
　　unsigned long i_blksize; 以位元組為單位的塊大小
　　unsigned long i_version; 版本號
　　unsigned long i_blocks; 檔案的塊數
　　unsigned short i_bytes; 使用的位元組數
　　spinlock_t i_lock; 自旋鎖
　　struct rw_semaphore i_alloc_sem; 索引節點訊號量
　　struct inode_operations *i_op; 索引節點操作表
　　struct file_operations *i_fop; 預設的索引節點操作
　　struct super_block *i_sb; 相關的超級塊
　　struct file_lock *i_flock; 檔案鎖鏈表
　　struct address_space *i_mapping; 相關的地址對映
　　struct address_space i_data; 裝置地址對映
　　struct dquot *i_dquot[MAXQUOTAS];節點的磁碟限額
　　struct list_head i_devices; 塊裝置連結串列
　　struct pipe_inode_info *i_pipe; 管道資訊
　　struct block_device *i_bdev; 塊裝置驅動
　　unsigned long i_dnotify_mask;目錄通知掩碼
　　struct dnotify_struct *i_dnotify; 目錄通知
　　unsigned long i_state; 狀態標誌
　　unsigned long dirtied_when;首次修改時間
　　unsigned int i_flags; 檔案系統標誌
　　unsigned char i_sock; 套接字
　　atomic_t i_writecount; 寫者記數
　　void *i_security; 安全模組
　　__u32 i_generation; 索引節點版本號
　　union {
　　void *generic_ip;檔案特殊資訊
　　} u;
　　};

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