c-虚拟文件系统如何处理读写之类的系统调用



(所有代码片段都来自:https://docs.huihoo.com/doxygen/linux/kernel/3.7/dir_97b3d2b63ac216821c2d7a22ee0ab2b0.html)

嗨!为了确定我的问题,我已经研究了将近一个月的Linux fs代码,现在我被困在这里了。因此,我在include/linux/fs.h中查看了这段代码(如果我没有错的话,它包含了read_write.copen.c等代码使用的几乎所有主要结构和指针的定义(,我观察到了以下代码片段:

struct file_operations {
1519     struct module *owner;
1520     loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
1521     ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
1522     ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
1523     ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
1524     ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
1525     int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
1526     unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
1527     long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
1528     long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
1529     int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
1530     int (*open) (struct inode *, struct file *);
1531     int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
1532     int (*release) (struct inode *, struct file *);
1533     int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);
1534     int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);
1535     int (*fasync) (int, struct file *, int);
1536     int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
1537     ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
1538     unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
1539     int (*check_flags)(int);
1540     int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
1541     ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);
1542     ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);
1543     int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **);
1544     long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset,
1545               loff_t len);
1546 };

正如您所看到的,他们已经定义了这些非常具体的系统调用,这些调用已经在各自的文件中声明。例如,read_write.c将其读和写系统调用的定义分别为SYSCALL_DEFINE3(read, unsigned int, fd, char __user *, buf, size_t, count)SYSCALL_DEFINE3(write, unsigned int, fd, const char __user *, buf, size_t, count)。现在,出于研究目的,我基本上进入了这两个定义,找到了它们中发生的每一个函数调用(至少是Doxygen文档中链接的函数调用(,以及这些函数调用中的函数调用,但无法回答一个非常简单的问题这两个系统调用如何调用虚拟文件系统来进一步调用从文件系统读取实际数据块所需的驱动程序?(如果它是特定于文件系统的,请在代码中显示它将其交给FS驱动程序的位置(

第页。S.我对开放系统调用进行了同样的搜索,但能够找到他们调用namei.c代码的一部分来执行该任务的位置,特别是在这里:struct file *do_filp_open(int dfd, struct filename *pathname, const struct open_flags *op, int flags)。在这里,它们使用具有inode中的相关信息的结构nameidata来打开文件。

linux中的内核内文件系统在Linux中,内核中的文件系统是以模块化的方式实现的。例如,每个struct inode都包含一个指向struct file_operations的指针,该结构与您在问题中复制的结构相同。此结构包含用于各种文件操作的函数指针。

例如,成员ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);是指向以struct file *char *size_tloff_t *为参数并返回ssize_t的函数的函数指针。

当发生读取系统调用时,内核VFS代码会找到相应的inode,然后调用在struct file_operations中指定的文件系统的读取函数。以下是读取系统调用的痕迹:

  1. 调用CCD_ 18系统调用处理程序
  2. 它调用CCD_ 19
  3. 其调用CCD_ 20

这就是vfs_read():中魔法发生的地方

if (file->f_op->read)
ret = file->f_op->read(file, buf, count, pos);
else if (file->f_op->read_iter)
ret = new_sync_read(file, buf, count, pos);
else
ret = -EINVAL;

相关结构体struct file也包含指向struct file_operations的指针。上面的if条件检查该文件是否有read()处理程序,并在存在时调用它。如果read()处理程序不存在,它将检查read_iter处理程序。如果两者都不存在,则返回-EINVAL

示例:ext4

在ext4中,这里定义了struct file_operations。它在多个地方使用,但在这里它与一个inode相关联。ext4定义了read_iter处理程序(即ext4_file_read_iter(,但没有定义read处理程序。因此,当在ext4文件上调用read(2)时,最终会调用ext4_file_read_iter()

在这一点上,我们已经了解了特定于文件系统的代码。ext4如何管理块,可以从这里进一步探讨。

我建议使用ftrace来计算完整的代码库。它提供了内核中所有的函数调用跟踪。

https://lwn.net/Articles/370423/

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