Linux 0.11中write实现

Posted 2020-09-21 yfceshi

看了一下Linux 0.11版本号write的实现，首先它在标准头文件unistd.h中有定义

int write(int fildes, const char * buf, off_t count);

接下来看write.c

/*
 *  linux/lib/write.c
 *
 *  (C) 1991  Linus Torvalds
 */

#define __LIBRARY__
#include <unistd.h>

//定义write的实现
_syscall3(int,write,int,fd,const char *,buf,off_t,count)

这里说明一下为什么要有#define __LIBRARY__。

由于在unistd.h有

#ifdef __LIBRARY__

/*中间省略*/

#define __NR_write	4

/*中间省略*/

//有3个參数的系统调用宏函数
#define _syscall3(type,name,atype,a,btype,b,ctype,c) type name(atype a,btype b,ctype c) { long __res; __asm__ volatile ("int $0x80" 	: "=a" (__res) 	: "0" (__NR_##name),"b" ((long)(a)),"c" ((long)(b)),"d" ((long)(c))); if (__res>=0) 	return (type) __res; errno=-__res; return -1; }

#endif /* __LIBRARY__ */

能够发现，若在#include <unistd.h>之前没有#define __LIBRARY__，则以下的_syscall3(int,write,int,fd,const char *,buf,off_t,count)是找不到的。
这样的设计非常优美，不须要系统调用的文件通过不包括#define __LIBRARY__，便能省去unistd.h中一些没用的定义。

这样write便拥有了实现，我们发现当中有__NR_##name，在write中它为__NR_##write。它在上面有定义#define __NR_write4。4代表什么。有以下的定义

fn_ptr sys_call_table[] = { sys_setup, sys_exit, sys_fork, sys_read,
sys_write, 	... };

也就是所write会调用sys_write，sys_write在read_write.c文件里

int sys_write(unsigned int fd,char * buf,int count) //将用户进程要写的内容写入到内核的文件页面缓冲中
{
	struct file * file;
	struct m_inode * inode;
	
	//异常错误处理
	if (fd>=NR_OPEN || count <0 || !(file=current->filp[fd]))
		return -EINVAL;
	if (!count)
		return 0;
	//取文件相应的i节点，若是管道文件，而且是写管道文件模式。则进行写管道操作
	inode=file->f_inode;
	if (inode->i_pipe)
		return (file->f_mode&2)?
write_pipe(inode,buf,count):-EIO;
	//假设是字符型文件。则进行写字符设备
	if (S_ISCHR(inode->i_mode))
		return rw_char(WRITE,inode->i_zone[0],buf,count,&file->f_pos);
	//假设是块设备文件，则进行块设备写操作
	if (S_ISBLK(inode->i_mode))
		return block_write(inode->i_zone[0],&file->f_pos,buf,count);
	//假设是常规文件，则进行写文件
	if (S_ISREG(inode->i_mode))
		return file_write(inode,file,buf,count);
	printk("(Write)inode->i_mode=%06o\n\r",inode->i_mode);
	return -EINVAL;
}

这里看一看常规文件写操作file_write，在file_dev.c中

//依据i节点和文件结构信息。将用户数据写入指定设备
int file_write(struct m_inode * inode, struct file * filp, char * buf, int count)
{
	off_t pos;
	int block,c;
	struct buffer_head * bh;
	char * p;
	int i=0;

/*
 * ok, append may not work when many processes are writing at the same time
 * but so what. That way leads to madness anyway.
 */
 //假设是要向文件后加入数据。则将文件读写指针移到文件尾部。否则就将在文件读写指针出写入
	if (filp->f_flags & O_APPEND)
		pos = inode->i_size;
	else
		pos = filp->f_pos;
	//若已经写入字节数i小于须要写入的字节数count，则循环
	while (i<count) {
	//创建数据块号pos/BLOCK_SIZE在设备上相应的逻辑块
		if (!(block = create_block(inode,pos/BLOCK_SIZE)))
			break;
		if (!(bh=bread(inode->i_dev,block)))
			break;
		//求出文件读写指针在数据块中的偏移值c，将p指向读出数据块缓冲区中開始读取的位置。置该缓冲区已改动标志
		c = pos % BLOCK_SIZE;
		p = c + bh->b_data;
		bh->b_dirt = 1;
		//从開始读写位置到块末共可写入c = BLOCK_SIZE-c个字节，若c大于剩余还需写入的字节数count-i，则
		//此次仅仅需再写入c = count-i
		c = BLOCK_SIZE-c;
		if (c > count-i) c = count-i;
		//文件读写指针前移此次需写入的字节数。假设当前文件读写指针位置值超过了文件的大小，则改动i节点中文件
		//大小字段，并置i节点已改动标志
		pos += c;
		if (pos > inode->i_size) {
			inode->i_size = pos;
			inode->i_dirt = 1;
		}
		//已写入字节计数累加此次写入的字节数c。从用户缓冲区buf中复制c个字节到快速缓冲区中p指向開始的位置处。
		//然后释放该缓冲区
		i += c;
		while (c-->0)
			*(p++) = get_fs_byte(buf++);
		brelse(bh);
	}
	//更改文件改动时间为当前时间
	inode->i_mtime = CURRENT_TIME;
	//假设此次操作不是在文件尾部加入，则把文件读写指针调整到当前写位置。并更改i节点改动时间为当前时间
	if (!(filp->f_flags & O_APPEND)) {
		filp->f_pos = pos;
		inode->i_ctime = CURRENT_TIME;
	}
	return (i?
i:-1);
}

总结：

我们在用户层能够对磁盘、串口和文件通用wirte，但在系统调用层便进行了区分。