话说文件系统——一个简单的文件系统

Posted 2020-11-04 请给我倒杯茶

本文转载自：https://www.cnblogs.com/xie0812/articles/8832881.html

linux的文件系统很庞大，之前看过、学过、哭过、也闹过，差点就撒娇了，哎，只怪功底不够，硬是没有看明白，心想小僧此生与它无缘了，

又无高人，迷津终没有得到指点。时间就这么平静而有飞逝着，突然有一天无意当中看到一本叫

《linux内核探秘：深入解析文件系统和设备驱动的框架与设计》书，里面有一个最简单的文件系统（aufs）的实现，又激起我研究linux文件系统

的欲望。发现aufs的实现仅仅有两百多行，正由于它的简单，分析起来容易，同时也涉及到了linux文件系统的各个方面，分析之后，对文件系统

的基本概念有了最基本的认识，为后面的学习打下了基础，在此把整个学习的过程做个记录，如果对大家有帮助，我就很荣幸了。

　　回顾来看，其实之前没有弄明白的主要原因在于着急，没有从基础的、简单的开始，一上来就直接看源代码，分析sysfs这些成熟的文件系统，

由于sysfs本身跟其他的东西错综盘旋在一起，增加了很多的难度，这样连续几天就会失去学习的信心，从而放弃，所谓心急吃不了热豆腐，欲速

则不达啊。正因为此，我们最开始先看一下aufs的实现，自己编译一波，感受一下，有个感性的认识，而不一上来就讲原理，我们要循序渐进，

下面就是aufs的实现。

aufs文件系统的实现源码:

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#include <linux/module.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/pagemap.h> #include <linux/init.h> #include <linux/namei.h> #include <linux/cred.h> #include <linux/mount.h> //每个文件系统需要一个MAGIC number #define AUFS_MAGIC  0x64668735 //aufs文件系统的挂载点 static struct vfsmount *aufs_mount; //根据创建的aufs文件系统的 super_block创建具体的inode结构体 static struct inode *aufs_get_inode(struct super_block *sb, int mode,                 dev_t dev) {     struct inode *inode = new_inode(sb);       if (inode) {         inode->i_mode = mode;         inode->i_uid = current_fsuid();         inode->i_gid = current_fsgid();         inode->i_blocks = 0;         inode->i_atime = inode->i_mtime = inode->i_ctime = CURRENT_TIME;         switch (mode & S_IFMT) {             default:                 init_special_inode(inode, mode, dev);                 break;             case S_IFREG:                 printk("create a file \\n");                 break;             case S_IFDIR:                 inode->i_op = &simple_dir_inode_operations;                 inode->i_fop = &simple_dir_operations;                 printk("creat a dir file \\n");                                   inode->__i_nlink++;                 break;         }     }       return inode; } //把创建的inode和dentry结构体连接起来 static int aufs_mknod(struct inode *dir, struct dentry *dentry, int mode, dev_t dev) {     struct inode * inode;     int error = -EPERM;       if (dentry->d_inode)         return -EEXIST;     inode = aufs_get_inode(dir->i_sb, mode, dev);     if (inode) {         d_instantiate(dentry, inode);         dget(dentry);         error = 0;     }           return error; }   static int aufs_mkdir(struct inode *dir, struct dentry *dentry, int mode) {     int res;       res = aufs_mknod(dir, dentry, mode | S_IFDIR, 0);     if (!res) {         dir->__i_nlink++;     }       return res; }   static int aufs_create(struct inode *dir, struct dentry *dentry, int mode) {     return aufs_mknod(dir, dentry, mode | S_IFREG, 0); } //根据父dentry、mode、name创建子dentry static int aufs_create_by_name(const char *name, mode_t mode,         struct dentry *parent, struct dentry **dentry) {     int error = 0;       if (!parent) {         if (aufs_mount && aufs_mount->mnt_sb) {             parent = aufs_mount->mnt_sb->s_root;         }     }       if (!parent) {         printk("Ah! can not find a parent!\\n");         return -EFAULT;     }       *dentry = NULL;     mutex_lock(&parent->d_inode->i_mutex);     *dentry = lookup_one_len(name, parent, strlen(name));     if (!IS_ERR(dentry)) {         if ((mode & S_IFMT) == S_IFDIR)             error = aufs_mkdir(parent->d_inode, *dentry, mode);         else             error = aufs_create(parent->d_inode, *dentry, mode);     } else         error = PTR_ERR(dentry);     mutex_unlock(&parent->d_inode->i_mutex);       return error; } //在aufs文件系统中创建文件 struct dentry *aufs_create_file(const char *name, mode_t mode,             struct dentry *parent, void *data,             struct file_operations *fops) {     struct dentry *dentry = NULL;     int error;       printk("aufs: creating file \'%s\'", name);           error = aufs_create_by_name(name, mode, parent, &dentry);     if (error) {         dentry = NULL;         goto exit;     }       if (dentry->d_inode) {         if (data)             dentry->d_inode->i_private = data;         if (fops)             dentry->d_inode->i_fop = fops;     } exit:     return dentry; } //在aufs文件系统中创建一个文件夹 struct dentry *aufs_create_dir(const char *name, struct dentry *parent) {     return aufs_create_file(name, S_IFDIR | S_IRWXU | S_IRUGO, parent, NULL, NULL); }   static int enabled = 1; //对应于打开的aufs文件的读取方法 static ssize_t aufs_file_read(struct file *fle, char __user *buf, size_t nbytes, loff_t *ppos) {     char *s = enabled ? "aufs read enabled\\n" : "aufs read disabled\\n";     dump_stack();     return simple_read_from_buffer(buf, nbytes, ppos, s, strlen(s)); } //对应于打开的aufs文件的写入方法 static ssize_t aufs_file_write(struct file *file, const char __user *buffer, size_t count, loff_t *ppos) {     int res = *buffer - \'0\';       if (res)         enabled = 1;     else         enabled = 0;       return count; } //对应具体打开文件的文件操作方式 static struct file_operations aufs_file_operations = {     .read = aufs_file_read,     .write = aufs_file_write, }; //用于填充aufs的super_block static int aufs_fill_super(struct super_block *sb, void *data, int silent) {     static struct tree_descr debug_files[] = {{""}};       return simple_fill_super(sb, AUFS_MAGIC, debug_files); } //创建aufs文件系统的对应的根目录的dentry static struct dentry *aufs_get_sb(struct file_system_type *fs_type,         int flags, const char *dev_name, void *data) {     return mount_single(fs_type, flags, data, aufs_fill_super); } //初始化aufs文件系统的 file_system_type结构，每个文件系统对应一个这样的结构体，主要用于提供具体文件系统的//的信息，以及操作的方法 static struct file_system_type aufs_type = {     .name = "aufs",     .mount = aufs_get_sb,     .kill_sb = kill_litter_super, }; //创建aufs文件系统，同时创建对应的文件夹和文件 static int __init aufs_init(void) {     int ret;       struct dentry *pslot;           ret = register_filesystem(&aufs_type);     if (ret) {         printk(KERN_ERR "aufs: cannot register file system\\n");         return ret;     }       aufs_mount = kern_mount(&aufs_type);     if (IS_ERR(aufs_mount)) {         printk(KERN_ERR "aufs: cannot mount file system\\n");         unregister_filesystem(&aufs_type);         return ret;     }       pslot = aufs_create_dir("woman_star", NULL); //创建woman_star文件系统，返回所创建文件夹的dentry     aufs_create_file("lbb", S_IFREG | S_IRUGO, pslot, NULL, &aufs_file_operations);//在对应的文件夹下，创建具体的文件     aufs_create_file("fbb", S_IFREG | S_IRUGO, pslot, NULL, &aufs_file_operations);     aufs_create_file("lj1", S_IFREG | S_IRUGO, pslot, NULL, &aufs_file_operations);       pslot = aufs_create_dir("man_star", NULL);     aufs_create_file("ldh", S_IFREG | S_IRUGO, pslot, NULL, &aufs_file_operations);     aufs_create_file("lcw", S_IFREG | S_IRUGO, pslot, NULL, &aufs_file_operations);     aufs_create_file("jw",  S_IFREG | S_IRUGO, pslot, NULL, &aufs_file_operations);       return 0; } //卸载aufs文件系统 static void __exit aufs_exit(void) {     kern_unmount(aufs_mount);     unregister_filesystem(&aufs_type);     aufs_mount = NULL; }   module_init(aufs_init); module_exit(aufs_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_DESCRIPTION("This is a simple module"); MODULE_VERSION("Ver 0.1");

 

下面编译的Makefile文件：

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ifneq ($(KERNELRELEASE),) obj-m := aufs.o else KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build all:     make -C $(KDIR) M=$(shell pwd) modules clean:     rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers *.order endif

 程序编译后，我们通过insmod 命令加载模块，然后执行如下操作。

1.在根目录下创建一个目录：

mkdir aufs

2. 挂载文件系统：

mount -t aufs none aufs/

3. 列出文件系统的内容：

ls

通过查看看到了“woman_star”和“man_star”两个目录。同时里面又有对应的文件。