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實際根檔案系統的掛載-sys_mount()

實際根檔案系統的掛載是在prepare_namespace()中實現的。
init/do_mounts.c

void __init prepare_namespace(void)
{
	...
	mount_root();
out:
	...
	sys_mount(".", "/", NULL, MS_MOVE, NULL);
	sys_chroot(".");
	...
}

首先呼叫mount_root()將實際的根檔案系統掛載在rootfs檔案系統的"/root"目錄下,並將當前目錄切換
到實際根檔案系統的根目錄下;接著呼叫sys_mount(".", "/", NULL, MS_MOVE, NULL)將實際檔案系統
的掛載點移到(MS_MOVE)rootfs的"/"根目錄下。最後將實際檔案系統的根目錄作為初始程序的根目錄。
下面分析下掛載的流程,裡面涉及到的MTD、jffs2知識,只簡單提下,以後再具體分析。

void __init mount_root(void)
{
	...
	/*建立裝置檔案*/
	create_dev("/dev/root", ROOT_DEV);
	mount_block_root("/dev/root", root_mountflags);
}
void __init mount_block_root(char *name, int flags)
{
	char *fs_names = __getname_gfp(GFP_KERNEL
		| __GFP_NOTRACK_FALSE_POSITIVE);
	char *p;
#ifdef CONFIG_BLOCK
	char b[BDEVNAME_SIZE];
#else
	const char *b = name;
#endif
	/*從命令列獲取"rootfstype=根檔案系統的型別,本例是jffs2*/
	get_fs_names(fs_names);
retry:
	for (p = fs_names; *p; p += strlen(p)+1) {
		/*掛載*/
		int err = do_mount_root(name, p, flags, root_mount_data);
		switch (err) {
			case 0:
				goto out;
			case -EACCES:
				flags |= MS_RDONLY;
				goto retry;
			case -EINVAL:
				continue;
		}
		...
out:
	putname(fs_names);
}
static int __init do_mount_root(char *name, char *fs, int flags, void *data)
{
	/*將"/dev/root"裝置掛載到"/root"目錄下*/
	int err = sys_mount(name, "/root", fs, flags, data);

	if (err)
		return err;
	/*將當前目錄切換到"/root"目錄下,因為"/root"掛載有實際的根檔案系統,
	*	所以當前目錄被切換到實際的根檔案系統的根目錄下
	*/
	sys_chdir("/root");
	ROOT_DEV = current->fs->pwd.mnt->mnt_sb->s_dev;
	printk("VFS: Mounted root (%s filesystem)%s on device %u:%u.\n",
	       current->fs->pwd.mnt->mnt_sb->s_type->name,
	       current->fs->pwd.mnt->mnt_sb->s_flags & MS_RDONLY ?
	       " readonly" : "", MAJOR(ROOT_DEV), MINOR(ROOT_DEV));
	return 0;
}
SYSCALL_DEFINE5(mount, char __user *, dev_name, char __user *, dir_name,
		char __user *, type, unsigned long, flags, void __user *, data)
{
	int ret;
	char *kernel_type;
	char *kernel_dir;
	char *kernel_dev;
	unsigned long data_page;

	/*獲取根檔案系統型別*/
	ret = copy_mount_string(type, &kernel_type);
	if (ret < 0)
		goto out_type;
  /*獲取掛載點路徑名*/
	kernel_dir = getname(dir_name);
	if (IS_ERR(kernel_dir)) {
		ret = PTR_ERR(kernel_dir);
		goto out_dir;
	}
  /*獲取要掛載的裝置名*/
	ret = copy_mount_string(dev_name, &kernel_dev);
	if (ret < 0)
		goto out_dev;
	/*獲取附件資料*/
	ret = copy_mount_options(data, &data_page);
	if (ret < 0)
		goto out_data;
	/*執行掛載*/
	ret = do_mount(kernel_dev, kernel_dir, kernel_type, flags,
		(void *) data_page);

	free_page(data_page);
out_data:
	kfree(kernel_dev);
out_dev:
	putname(kernel_dir);
out_dir:
	kfree(kernel_type);
out_type:
	return ret;
}
long do_mount(char *dev_name, char *dir_name, char *type_page,
		  unsigned long flags, void *data_page)
{
	struct path path;
	int retval = 0;
	int mnt_flags = 0;

	/* Discard magic */
	if ((flags & MS_MGC_MSK) == MS_MGC_VAL)
		flags &= ~MS_MGC_MSK;

	/* Basic sanity checks */

	if (!dir_name || !*dir_name || !memchr(dir_name, 0, PAGE_SIZE))
		return -EINVAL;

	if (data_page)
		((char *)data_page)[PAGE_SIZE - 1] = 0;

	/* Default to relatime unless overriden */
	if (!(flags & MS_NOATIME))
		mnt_flags |= MNT_RELATIME;

	/* Separate the per-mountpoint flags */
	if (flags & MS_NOSUID)
		mnt_flags |= MNT_NOSUID;
	if (flags & MS_NODEV)
		mnt_flags |= MNT_NODEV;
	if (flags & MS_NOEXEC)
		mnt_flags |= MNT_NOEXEC;
	if (flags & MS_NOATIME)
		mnt_flags |= MNT_NOATIME;
	if (flags & MS_NODIRATIME)
		mnt_flags |= MNT_NODIRATIME;
	if (flags & MS_STRICTATIME)
		mnt_flags &= ~(MNT_RELATIME | MNT_NOATIME);
	if (flags & MS_RDONLY)
		mnt_flags |= MNT_READONLY;

	flags &= ~(MS_NOSUID | MS_NOEXEC | MS_NODEV | MS_ACTIVE |
		   MS_NOATIME | MS_NODIRATIME | MS_RELATIME| MS_KERNMOUNT |
		   MS_STRICTATIME);


	/* ... and get the mountpoint */
	/*獲取掛載點的資訊即mnt結構和dentry結構*/
	retval = kern_path(dir_name, LOOKUP_FOLLOW, &path);

	if (retval)
		return retval;

	retval = security_sb_mount(dev_name, &path,
				   type_page, flags, data_page);
	if (retval)
		goto dput_out;

	if (flags & MS_REMOUNT)
		retval = do_remount(&path, flags & ~MS_REMOUNT, mnt_flags,
				    data_page);
	else if (flags & MS_BIND)
		retval = do_loopback(&path, dev_name, flags & MS_REC);
	else if (flags & (MS_SHARED | MS_PRIVATE | MS_SLAVE | MS_UNBINDABLE))
		retval = do_change_type(&path, flags);
	else if (flags & MS_MOVE)
		retval = do_move_mount(&path, dev_name);
	else
		/*執行掛載*/
		retval = do_new_mount(&path, type_page, flags, mnt_flags,
				      dev_name, data_page);
dput_out:
	path_put(&path);
	return retval;
}

static int do_new_mount(struct path *path, char *type, int flags,
			int mnt_flags, char *name, void *data)
{
	struct vfsmount *mnt;

	if (!type)
		return -EINVAL;

	/* we need capabilities... */
	if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
		return -EPERM;

	lock_kernel();
	/*建立新檔案系統的vfsmnt,superblock,dentry,inode等結構*/
	mnt = do_kern_mount(type, flags, name, data);
	unlock_kernel();
	if (IS_ERR(mnt))
		return PTR_ERR(mnt);
	/*將上述建立的結構,新增到"/root"目錄結構中,從而實現掛載*/
	return do_add_mount(mnt, path, mnt_flags, NULL);
}
struct vfsmount *
do_kern_mount(const char *fstype, int flags, const char *name, void *data)
{
	/*根據檔案系統型別jffs2,查詢對應的file_system_type結構
	*jffs2檔案系統之前在fs/jffs2/super.c中的init_jffs2_fs()函式
	*完成註冊,所以此時可以找到。
	*/
	struct file_system_type *type = get_fs_type(fstype);
	struct vfsmount *mnt;
	if (!type)
		return ERR_PTR(-ENODEV);
	mnt = vfs_kern_mount(type, flags, name, data);
	if (!IS_ERR(mnt) && (type->fs_flags & FS_HAS_SUBTYPE) &&
	    !mnt->mnt_sb->s_subtype)
		mnt = fs_set_subtype(mnt, fstype);
	put_filesystem(type);
	return mnt;
}

這個函式之前介紹過,首先分配一個vfsmount結構,然後呼叫具體檔案系統的get_sb()函式。
get_sb()函式會建立super block,根目錄dentry,根索引節點inode等結構。
此處需要注意的是,之前的get_sb()函式,是ram型別的,不會去操作flash等儲存IC,而jffs2
的get_sb()函式,會從flash中讀取實際檔案系統的內容,用來初始化super block,根目錄
dentry,根索引節點inode等結構。所以掛載完成後,flash裡的相關內容(不是全部)就會在記憶體
中,這也是掛載的實質用意。

struct vfsmount *
vfs_kern_mount(struct file_system_type *type, int flags, const char *name, void *data)
{
	struct vfsmount *mnt;
	char *secdata = NULL;
	int error;

	if (!type)
		return ERR_PTR(-ENODEV);

	error = -ENOMEM;
	mnt = alloc_vfsmnt(name);

	if (!mnt)
		goto out;
	printk(KERN_WARNING "get_sb0\n");

	if (data && !(type->fs_flags & FS_BINARY_MOUNTDATA)) {
		secdata = alloc_secdata();
		if (!secdata)
			goto out_mnt;

		error = security_sb_copy_data(data, secdata);
		if (error)
			goto out_free_secdata;
	}

	printk(KERN_WARNING "get_sb1\n");
	error = type->get_sb(type, flags, name, data, mnt);
	printk(KERN_WARNING "get_sb2\n");
	if (error < 0)
		goto out_free_secdata;
	BUG_ON(!mnt->mnt_sb);

 	error = security_sb_kern_mount(mnt->mnt_sb, flags, secdata);
 	if (error)
 		goto out_sb;

	/*
	 * filesystems should never set s_maxbytes larger than MAX_LFS_FILESIZE
	 * but s_maxbytes was an unsigned long long for many releases. Throw
	 * this warning for a little while to try and catch filesystems that
	 * violate this rule. This warning should be either removed or
	 * converted to a BUG() in 2.6.34.
	 */
	WARN((mnt->mnt_sb->s_maxbytes < 0), "%s set sb->s_maxbytes to "
		"negative value (%lld)\n", type->name, mnt->mnt_sb->s_maxbytes);

	mnt->mnt_mountpoint = mnt->mnt_root;
	mnt->mnt_parent = mnt;
	up_write(&mnt->mnt_sb->s_umount);
	free_secdata(secdata);
	return mnt;
out_sb:
	dput(mnt->mnt_root);
	deactivate_locked_super(mnt->mnt_sb);
out_free_secdata:
	free_secdata(secdata);
out_mnt:
	free_vfsmnt(mnt);
out:
	return ERR_PTR(error);
}


具體的get_sb()函式涉及jffs2的知識,先省略。
程式執行到此處,可以認為代表實際根檔案系統的vfsmount,super block,根目錄dentry,根索引節點inode
等結構都已初始化完畢。現在要做的就是將這些結構關聯到掛載點上。關聯過程是由do_add_mount()函式實現。

int do_add_mount(struct vfsmount *newmnt, struct path *path,
		 int mnt_flags, struct list_head *fslist)
{
	int err;

	down_write(&namespace_sem);
	/* Something was mounted here while we slept */
	/*判斷掛載點出是否已經掛載有其他的檔案系統,是則,覆蓋之。此處當然沒有*/
	while (d_mountpoint(path->dentry) && 
	       follow_down(path))
		;
	err = -EINVAL;
	if (!(mnt_flags & MNT_SHRINKABLE) && !check_mnt(path->mnt))
		goto unlock;

	/* Refuse the same filesystem on the same mount point */
	err = -EBUSY;
	if (path->mnt->mnt_sb == newmnt->mnt_sb &&
	    path->mnt->mnt_root == path->dentry)
		goto unlock;

	err = -EINVAL;
	if (S_ISLNK(newmnt->mnt_root->d_inode->i_mode))
		goto unlock;

	newmnt->mnt_flags = mnt_flags;
	if ((err = graft_tree(newmnt, path)))
		goto unlock;

	if (fslist) /* add to the specified expiration list */
		list_add_tail(&newmnt->mnt_expire, fslist);

	up_write(&namespace_sem);
	return 0;

unlock:
	up_write(&namespace_sem);
	mntput(newmnt);
	return err;
}


實際操作由graft_tree()中attach_recursive_mnt()的完成

static int graft_tree(struct vfsmount *mnt, struct path *path)
{
	int err;
	if (mnt->mnt_sb->s_flags & MS_NOUSER)
		return -EINVAL;

	if (S_ISDIR(path->dentry->d_inode->i_mode) !=
	      S_ISDIR(mnt->mnt_root->d_inode->i_mode))
		return -ENOTDIR;

	err = -ENOENT;
	mutex_lock(&path->dentry->d_inode->i_mutex);
	if (IS_DEADDIR(path->dentry->d_inode))
		goto out_unlock;

	err = security_sb_check_sb(mnt, path);
	if (err)
		goto out_unlock;

	err = -ENOENT;
	
	if (!d_unlinked(path->dentry))
		err = attach_recursive_mnt(mnt, path, NULL);
out_unlock:
	mutex_unlock(&path->dentry->d_inode->i_mutex);
	if (!err)
		security_sb_post_addmount(mnt, path);
	return err;
}
static int attach_recursive_mnt(struct vfsmount *source_mnt,
			struct path *path, struct path *parent_path)
{
	LIST_HEAD(tree_list);
	struct vfsmount *dest_mnt = path->mnt;
	struct dentry *dest_dentry = path->dentry;
	struct vfsmount *child, *p;
	int err;


	if (IS_MNT_SHARED(dest_mnt)) {
		err = invent_group_ids(source_mnt, true);
		if (err)
			goto out;
	}
	/*此例中propagation_next為NULL,所以下面的函式時空函式。
	*該函式不知道做什麼作用,先不管了
	*/
	err = propagate_mnt(dest_mnt, dest_dentry, source_mnt, &tree_list);
	if (err)
		goto out_cleanup_ids;

	if (IS_MNT_SHARED(dest_mnt)) {
		for (p = source_mnt; p; p = next_mnt(p, source_mnt))
			set_mnt_shared(p);
	}

	spin_lock(&vfsmount_lock);
	/*parent_path為NULL*/
	if (parent_path) {
		detach_mnt(source_mnt, parent_path);
		attach_mnt(source_mnt, path);
		touch_mnt_namespace(parent_path->mnt->mnt_ns);
	} else {
		mnt_set_mountpoint(dest_mnt, dest_dentry, source_mnt);
		commit_tree(source_mnt);
	}

	/*tree_list為NULL*/
	list_for_each_entry_safe(child, p, &tree_list, mnt_hash) {
		list_del_init(&child->mnt_hash);
		commit_tree(child);
	}
	spin_unlock(&vfsmount_lock);
	return 0;

 out_cleanup_ids:
	if (IS_MNT_SHARED(dest_mnt))
		cleanup_group_ids(source_mnt, NULL);
 out:
	return err;
}



就剩下mnt_set_mountpoint(dest_mnt, dest_dentry, source_mnt);和commit_tree(source_mnt);

void mnt_set_mountpoint(struct vfsmount *mnt, struct dentry *dentry,
			struct vfsmount *child_mnt)
{
	/*此處就是建立新檔案系統和掛載點之間關聯的地方
	*主要設定mnt_parent、mnt_mountpoint以及dentry->d_mounted
	*dentry->d_mounted就表示dentry目錄是否掛載有檔案系統
	*/
	child_mnt->mnt_parent = mntget(mnt);
	/**/
	child_mnt->mnt_mountpoint = dget(dentry);
	dentry->d_mounted++;
}

static void commit_tree(struct vfsmount *mnt)
{
	struct vfsmount *parent = mnt->mnt_parent;
	struct vfsmount *m;
	LIST_HEAD(head);
	struct mnt_namespace *n = parent->mnt_ns;

	BUG_ON(parent == mnt);


	list_add_tail(&head, &mnt->mnt_list);
	list_for_each_entry(m, &head, mnt_list)
	{
		/*設定新檔案系統的名稱空間*/		
		m->mnt_ns = n;
	}
	/*合併連結串列*/
	list_splice(&head, n->list.prev);

	/*將mnt->mnt_hash新增到mount_hashtable雜湊表中*/
	list_add_tail(&mnt->mnt_hash, mount_hashtable +
				hash(parent, mnt->mnt_mountpoint));
	/*將mnt_child新增到mnt_mounts*/
	list_add_tail(&mnt->mnt_child, &parent->mnt_mounts);
	touch_mnt_namespace(n);
}


掛載後的主要資料結構圖如下:

另外,掛載後,會呼叫sys_mount(".", "/", NULL, MS_MOVE, NULL)函式,將掛載點移到(MS_MOVE)"/"目錄下.
因為設定了MS_MOVE,所以sys_mount()會呼叫do_move_mount()函式。do_move_mount()仍會呼叫attach_recursive_mnt();
只不過引數parent_path不再會NULL,所以會執行以下語句

	if (parent_path) {
		detach_mnt(source_mnt, parent_path);
		attach_mnt(source_mnt, path);
		touch_mnt_namespace(parent_path->mnt->mnt_ns);
	} 
static void detach_mnt(struct vfsmount *mnt, struct path *old_path)
{
	/*儲存原始掛載點"/root"的資訊*/
	old_path->dentry = mnt->mnt_mountpoint;
	old_path->mnt = mnt->mnt_parent;
	/*重新初始化新檔案系統的掛載資訊*/
	mnt->mnt_parent = mnt;
	mnt->mnt_mountpoint = mnt->mnt_root;
	list_del_init(&mnt->mnt_child);
	list_del_init(&mnt->mnt_hash);
	/*原始掛載點的d_mounted減一,表示去掉了一個檔案系統*/
	old_path->dentry->d_mounted--;
}

static void attach_mnt(struct vfsmount *mnt, struct path *path)
{
	/*設定新的掛載點"/",上面分析過*/
	mnt_set_mountpoint(path->mnt, path->dentry, mnt);
	
	/*將mnt->mnt_hash新增到mount_hashtable雜湊表中*/
	list_add_tail(&mnt->mnt_hash, mount_hashtable +
			hash(path->mnt, path->dentry));
	
	/*將mnt_child新增到mnt_mounts*/
	list_add_tail(&mnt->mnt_child, &path->mnt->mnt_mounts);
}


還有一點,因為先後執行了sys_chdir("/root")和sys_chroot("."),所以當前目錄和根目錄都變成了實際檔案系統的根目錄。

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