Linux相关知识点

Posted 2020-07-04

     每个进程在PCB（Process Control Block）中都保存着一份文件描述符表，文件描述符就是这个表的索引，每个表项都有一个指向已打开文件的指针，已打开的文件在内核中用file结构体表示，文件描述符表中的指针指向file结构体。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。

struct file 的最重要成员
1.mode_t f_mode;
      文件模式确定文件是可读的或者是可写的(或者都是), 通过位 FMODE_READ 和FMODE_WRITE. 你可能想在你的 open 或者 ioctl 函数中检查这个成员的读写许可, 但是不需要检查读写许可, 因为内核在调用你的方法之前检查. 当文件还没有为那种存取而打开时读或写的企图被拒绝, 驱动甚至不知道这个情况.
2.loff_t f_pos;
      当前读写位置. loff_t 在所有平台都是 64 位( 在 gcc 术语里是 long long ). 驱动可以读这个值,如果它需要知道文件中的当前位置, 但是正常地不应该改变它; 读和写应当使用它们作为最后参数而收到的指针来更新一个位置, 代替直接作用于 filp->f_pos. 这个规则的一个例外是在 llseek 方法中, 它的目的就是改变文件位置.
3.unsigned int f_flags;
      这些是文件标志, 例如 O_RDONLY, O_NONBLOCK, 和 O_SYNC. 驱动应当检查O_NONBLOCK 标志来看是否是请求非阻塞操作; 其他标志很少使用. 特别地, 应当检查读/写许可, 使用 f_mode 而不是f_flags. 所有的标志在头文件<linux/fcntl.h> 中定义.
4.struct file_operations *f_op;
      和文件关联的操作. 内核安排指针作为它的open 实现的一部分, 接着读取它当它需要分派任何的操作时. filp->f_op 中的值从不由内核保存为后面的引用; 这意味着你可改变你的文件关联的文件操作, 在你返回调用者之后新方法会起作用. 例如, 关联到主编号 1 (/dev/null, /dev/zero, 等等)的 open 代码根据打开的次编号来替代 filp->f_op 中的操作. 这个做法允许实现几种行为, 在同一个主编号下而不必在每个系统调用中引入开销. 替换文件操作的能力是面向
对象编程的"方法重载"的内核对等体.
5.void *private_data;
      open 系统调用设置这个指针为 NULL, 在为驱动调用 open 方法之前. 你可自由使用这个成员或者忽略它; 你可以使用这个成员来指向分配的数据, 但是接着你必须记住在内核销毁文件结构之前, 在 release 方法中释放那个内存. private_data 是一个有用的资源, 在系统调用间保留状态信息, 我们大部分例子模块都使用它.
6.struct dentry *f_dentry;
关联到文件的目录入口( dentry )结构. 设备驱动编写者正常地不需要关心 dentry 结构, 除了作为 filp->f_dentry->d_inode 存取 inode 结构.

struct inode──字符设备驱动相关的重要结构介绍

内核中用inode结构表示具体的文件，而用file结构表示打开的文件描述符。

inode结构体

内核使用inode结构在内部表示文件。inode一般作为file_operations结构中函数的参数传递过来。例如，open()函数将传递一个inode指针进来，表示目前打开的文件结点。需要注意的是，inode的成员已经被系统赋予了合适的值，驱动程序只需要使用该结点中的信息，而不用更改。

inode结构中包含大量的有关文件的信息

Linux链接概念
Linux链接分两种，一种被称为硬链接（Hard Link），另一种被称为符号链接（Symbolic Link）。默认情况下，ln命令产生硬链接。

【硬连接】
硬连接指通过索引节点来进行连接。在Linux的文件系统中，保存在磁盘分区中的文件不管是什么类型都给它分配一个编号，称为索引节点号(Inode Index)。在Linux中，多个文件名指向同一索引节点是存在的。一般这种连接就是硬连接。硬连接的作用是允许一个文件拥有多个有效路径名，这样用户就可以建立硬连接到重要文件，以防止“误删”的功能。其原因如上所述，因为对应该目录的索引节点有一个以上的连接。只删除一个连接并不影响索引节点本身和其它的连接，只有当最后一个连接被删除后，文件的数据块及目录的连接才会被释放。也就是说，文件真正删除的条件是与之相关的所有硬连接文件均被删除。

硬链接文件有两个限制
　　1)、不允许给目录创建硬链接；
　　2)、只有在同一文件系统中的文件之间才能创建链接。
　　对硬链接文件进行读写和删除操作时候，结果和软链接相同。但如果我们删除硬链接文件的源文件，硬链接文件仍然存在，而且保留了愿有的内容。
    这时，系统就“忘记”了它曾经是硬链接文件。而把他当成一个普通文件。

【软连接】
另外一种连接称之为符号连接（Symbolic Link），也叫软连接。软链接文件有类似于Windows的快捷方式。它实际上是一个特殊的文件。在符号连接中，文件实际上是一个文本文件，其中包含的有另一文件的位置信息。

软链接与硬链接不同，若文件用户数据块中存放的内容是另一文件的路径名的指向，则该文件就是软连接。软链接就是一个普通文件，只是数据块内容有点特殊。软链接有着自己的 inode 号以及用户数据块（见 图 2.）。因此软链接的创建与使用没有类似硬链接的诸多限制：
软链接有自己的文件属性及权限等；
可对不存在的文件或目录创建软链接；
软链接可交叉文件系统；
软链接可对文件或目录创建；
创建软链接时，链接计数 i_nlink 不会增加；
删除软链接并不影响被指向的文件，但若被指向的原文件被删除，则相关软连接被称为死链接（即 dangling link，若被指向路径文件被重新创建，死链接可恢复为正常的软链接）。
[[email protected]]$ touch f1          #创建一个测试文件f1
[[email protected]]$ ln f1 f2          #创建f1的一个硬连接文件f2
[[email protected]]$ ln -s f1 f3       #创建f1的一个符号连接文件f3
[[email protected]]$ ls -li            # -i参数显示文件的inode节点信息
total 0
9797648 -rw-r--r--  2 oracle oinstall 0 Apr 21 08:11 f1
9797648 -rw-r--r--  2 oracle oinstall 0 Apr 21 08:11 f2
9797649 lrwxrwxrwx  1 oracle oinstall 2 Apr 21 08:11 f3 -> f1

从上面的结果中可以看出，硬连接文件f2与原文件f1的inode节点相同，均为9797648，然而符号连接文件的inode
1).删除符号连接f3,对f1,f2无影响；
2).删除硬连接f2，对f1,f3也无影响；
3).删除原文件f1，对硬连接f2没有影响，导致符号连接f3失效；
4).同时删除原文件f1,硬连接f2，整个文件会真正的被删除。

在for循环里面创建进程的规律：2    6    14    30......前一个的进程数加上2的n次方。

return 和 exit的区别：

    在Vfork下，子进程return的话会修改父进程的指令寄存器，因为他们公用地址空间，所以父进程又会从main函数开始重新执行。exit直接结束进程。