SylixOS 下的IO系统调用

Posted 2021-01-08

1. SylixOS标准I/O基本介绍
   1.1 简介
   I/O 系统又称作输入输出系统，SylixOS 兼容POSIX标准输入输出系统，SylixOS的I/O概念继承了UNIX操作系统的I/O概念，认为一切皆为文件。与UNIX操作系统相同， SylixOS中的文件也分为不同的类型。
   1.2 两种I/O类型
   I/O系统分为 ORIG 型驱动结构和 NEW_1 型驱动结构，如图 1.1和图 1.2。

   
   图 1.1 ORIG 型驱动结构
   
   图 1.2 NEW 型驱动结构

2. 重要的数据结构
   文件描述符表：
   typedef struct {
   PLW_FD_ENTRY FDDESC_pfdentry; / 文件结构 /
   BOOL FDDESC_bCloExec; / FD_CLOEXEC /
   ULONG FDDESC_ulRef; / 对应文件描述符的引用计数/
   } LW_FD_DESC;
   文件结构结构体：
   typedef struct {
   PLW_DEV_HDR FDENTRY_pdevhdrHdr; / 设备头 /
   PCHAR FDENTRY_pcName; / 文件名 /
   PCHAR FDENTRY_pcRealName; / 去除符号链接的真实文件名 /
   LW_LIST_LINE FDENTRY_lineManage; / 文件控制信息遍历表 /
   #define FDENTRY_pfdnode FDENTRY_lValue
   LONG FDENTRY_lValue; / 驱动程序内部数据 /
   / 如果为 NEW_1 驱动fd_node/
   INT FDENTRY_iType; / 文件类型 (根据驱动判断) /
   INT FDENTRY_iFlag; / 文件属性 /
   INT FDENTRY_iAbnormity; / 文件异常 /
   ULONG FDENTRY_ulCounter; / 总引用计数器 /
   off_t FDENTRY_oftPtr; / 文件当前指针 /
   / 只有 NEW_1 或更高级驱动使用 /
   BOOL FDENTRY_bRemoveReq; / 删除请求 /
   } LW_FD_ENTRY;

文件节点：
typedef struct {
LW_LIST_LINE FDNODE_lineManage; / 同一设备 fd_node 链表/
LW_OBJECT_HANDLE FDNODE_ulSem; / 内部操作锁 /
dev_t FDNODE_dev; / 设备 /
ino64_t FDNODE_inode64; / inode (64bit 为了兼容性) /
mode_t FDNODE_mode; / 文件 mode /
uid_t FDNODE_uid; / 文件所属用户信息 /
gid_t FDNODE_gid;
off_t FDNODE_oftSize; / 当前文件大小 /
struct __fd_lockf FDNODE_pfdlockHead; / 第一个锁 /
LW_LIST_LINE_HEADER FDNODE_plineBlockQ;
/ 当前有阻塞的记录锁队列 /
BOOL FDNODE_bRemove; /是否在文件未关闭时有 unlink */

ULONG           FDNODE_ulLock;               /*锁定, 不允许写, 不允许删除  */
    ULONG           FDNODE_ulRef;               /*  fd_entry 引用此 fd_node 数量*/

PVOID FDNODE_pvFile; / 驱动使用此变量标示文件 /
PVOID FDNODE_pvFsExtern; / 文件系统扩展使用 /
} LW_FD_NODE;

rootfs 节点：
typedef struct lw_rootfs_node {
LW_LIST_LINE RFSN_lineBrother; / 兄弟节点 /
struct lw_rootfs_node RFSN_prfsnFather; / 父系节点 /
PLW_LIST_LINE RFSN_plineSon; / 儿子节点 /
INT RFSN_iOpenNum; / 打开次数 /
size_t RFSN_stAllocSize; / 此节点占用内存大小 /
mode_t RFSN_mode; / 模式 /
time_t RFSN_time; / 创建时间 /
INT RFSN_iNodeType; / 节点类型 /
uid_t RFSN_uid;
gid_t RFSN_gid;
LW_ROOTFS_NODE_VALUE RFSN_rfsnv; / 节点的内容 /
PCHAR RFSN_pcLink; / 链接目标 (不是链接文件为 0) */
} LW_ROOTFS_NODE;

设备头：
typedef struct {
LW_LIST_LINE DEVHDR_lineManage; / 设备头管理链表 /
UIN×××6 DEVHDR_usDrvNum; / 设备驱动程序索引号 /
PCHAR DEVHDR_pcName; / 设备名称 /
UCHAR DEVHDR_ucType; / 设备 dirent d_type /
atomic_t DEVHDR_atomicOpenNum; / 打开的次数 /
PVOID DEVHDR_pvReserve; / 保留 /
} LW_DEV_HDR;

3. 基本流程
   系统设备注册流程如图 3.1：
   （1） struct file_operations fileop，设备文件操作控制块，先对 fileop成员函数赋值，调用iosDrvInstallEx2（&fileop，设备类型），将返回“驱动程序索引号”。
   （2） API_IosDrvInstallEx2（struct file_operations *pfileop, INT iType），搜索全局 _S_deventryTbl（默认64）表，查找未使用的驱动程序控制块，返回该数组下标，关联设备文件操作控制块函数。
   （3） 设备创建，API_IosDevAddEx（PLW_DEV_HDR pdevhdrHdr, CPCHAR pcDevName, INT iDrvNum, UCHAR ucType），将API_IosDrvInstallEx2所产生的驱动索引号与具体的设备头关联，创建新的文件系统节点rootFsMakeDev，最后将该设备添加进设备管理链表_S_plineDevHdrHeader进行管理；
   
   图 3.1 系统设备创建过程
   文件I/O系统 open函数流程如图 3.2：
   （1） Open函数实际上调用_IoOpen，_IoOpen 先检查文件名的合法性；
   （2） 调用ioFullFileNameGet（）函数，通过 cpcName 查找到设备注册到文件系统中的节点，返回该节点对应的驱动设备头；
   （3） 然后通过获取的设备头和设备名调用iosFdNew（）创建新的文件结构并链入到全局文件结构头表中_S_plineFileEntryHeader；
   （4） 从全局文件描述符表数组中_G_fddescTbl查找到未使用的最小文件描述符表，返回该数组下表作为文件描述符，将该文件描述表关联上新创建的文件结构，将新创建的文件结构关联上设备头；
   （5） 调用iosOpen（），从获取到的设备头中获取对应设备的设备驱动程序索引号，并通过该索引号从全局驱动表中查找到对应的设备open函数，使用该函数，如果是NEW_1型驱动将返回对应的文件节点；
   （6） 将调用驱动open函数返回的驱动内部数据关联上文件结构，使用函数iosFdSet（）；
   
   图 3.2 标准open调用过程