解析Linux中的VFS文件系统之文件系统的注册(二)
继上一篇文章:http://www.cnblogs.com/linhaostudy/p/7397024.html
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(include/linux/fs.h):
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。
mount: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。
(在fs/filesystem.c中69行)
1 int register_filesystem(struct file_system_type * fs) 2 { 3 int res = 0; 4 struct file_system_type ** p; 5 6 BUG_ON(strchr(fs->name, '.')); 7 if (fs->next) 8 return -EBUSY; 9 write_lock(&file_systems_lock); 10 p = find_filesystem(fs->name, strlen(fs->name)); 11 if (*p) 12 res = -EBUSY; 13 else 14 *p = fs; 15 write_unlock(&file_systems_lock); 16 return res; 17 }
(fs/ramfs/inode.c中270行)
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: