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Linux入门教程:Linux常见文件结构体

1.1 struct file

struct file结构体定义在include/linux/fs.h中定义。文件结构体代表一个打开的文件,系统中的每个打开的文件在内核空间都有一个关联的 struct file。它由内核在打开文件时创建,并传递给在文件上进行操作的任何函数。在文件的所有实例都关闭后,内核释放这个数据结构。在内核创建和驱动源码中,struct file的指针通常被命名为file或filp。如下所示:

struct file {

union {

struct list_head fu_list; 文件对象链表指针linux/include/linux/list.h

struct rcu_head fu_rcuhead; RCU(Read-Copy Update)是Linux 2.6内核中新的锁机制

} f_u;

struct path f_path; 包含dentry和mnt两个成员,用于确定文件路径

#define f_dentry f_path.dentry f_path的成员之一,当前文件的dentry结构

#define f_vfsmnt f_path.mnt 表示当前文件所在文件系统的挂载根目录

const struct file_operations *f_op; 与该文件相关联的操作函数

atomic_t f_count; 文件的引用计数(有多少进程打开该文件)

unsigned int f_flags; 对应于open时指定的flag

mode_t f_mode; 读写模式:open的mod_t mode参数

off_t f_pos; 该文件在当前进程中的文件偏移量

struct fown_struct f_owner; 该结构的作用是通过信号进行I/O时间通知的数据。

unsigned int f_uid, f_gid; 文件所有者id,所有者组id

struct file_ra_state f_ra; 在linux/include/linux/fs.h中定义,文件预读相关

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的中文名称是目录项,是Linux文件系统中某个索引节点(inode)的链接。这个索引节点可以是文件,也可以是目录。 inode(可理解为ext2 inode)对应于物理磁盘上的具体对象,dentry是一个内存实体,其中的d_inode成员指向对应的inode。也就是说,一个inode可以在运行的时候链接多个dentry,而d_count记录了这个链接的数量。

struct dentry {

atomic_t d_count; 目录项对象使用计数器,可以有未使用态,使用态和负状态

unsigned int d_flags; 目录项标志

struct inode * d_inode; 与文件名关联的索引节点

struct dentry * d_parent; 父目录的目录项对象

struct list_head d_hash; 散列表表项的指针

struct list_head d_lru; 未使用链表的指针

struct list_head d_child; 父目录中目录项对象的链表的指针

struct list_head d_subdirs; 对目录而言,表示子目录目录项对象的链表

struct list_head d_alias; 相关索引节点(别名)的链表

int d_mounted; 对于安装点而言,表示被安装文件系统根项

struct qstr d_name; 文件名

unsigned long d_time; /* used by d_revalidate */

struct dentry_operations *d_op; 目录项方法

struct super_block * d_sb; 文件的超级块对象

vunsigned long d_vfs_flags;

void * d_fsdata; 与文件系统相关的数据

unsigned char d_iname [DNAME_INLINE_LEN]; 存放短文件名

};

1.3 struct files_struct

对于每个进程,包含一个files_struct结构,用来记录文件描述符的使用情况,定义在include/linux/file.h中

struct files_struct

{

atomic_t count; 使用该表的进程数

struct fdtable *fdt;

struct fdtable fdtab;

spinlock_t file_lock ____cacheline_aligned_in_smp;

int next_fd; 数值最小的最近关闭文件的文件描述符,下一个可用的文件描述符

struct embedded_fd_set close_on_exec_init; 执行exec时需要关闭的文件描述符初值集合

struct embedded_fd_set open_fds_init; 文件描述符的屏蔽字初值集合

struct file * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT]; 默认打开的fd队列

};

struct fdtable {

unsigned int max_fds;

struct file ** fd; 指向打开的文件描述符列表的指针,开始的时候指向fd_array,

当超过max_fds时,重新分配地址

fd_set *close_on_exec; 执行exec需要关闭的文件描述符位图(fork,exec即不被子进程继承的文件

描述符)

fd_set *open_fds; 打开的文件描述符位图

struct rcu_head rcu;

struct fdtable *next;

};

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