VFS（虚拟文件系统）中的inode和dentry关系混淆，文件名和inode之间的映射在哪里

Posted 2023-03-17

【中文标题】VFS（虚拟文件系统）中的inode和dentry关系混淆，文件名和inode之间的映射在哪里

【英文标题】：inode and dentry relation confusion in VFS(virtual file system), where is the mapping between filename and inode

【发布时间】：2020-08-16 07:30:53

【问题描述】：

有许多关于 Linux 虚拟文件系统的解释和书籍部分，包括 SOF 中的此处。 但是对于 struct dentry 和 struct inode 之间的关系以及文件名和 Inode 之间的映射，我仍然有些困惑。

我认为dentry是文件系统定位inode的方式，但它在我读到的每个引用中都说dentry对象是在内存中的，所以一旦你重新启动机器，你怎么能找到一个新的创建文件？

所以当你创建一个路径为 /a/b/c 的文件，然后你想打开这个文件时，文件系统是如何定位它的呢？如果您可以在答案中同时引用 dentry 和 Inode 对象

【参考方案1】：

一个文件系统由两个主要的行为块组成：

磁盘上的格式，存储数据在持久媒体上的表示方式。 访问存储数据时进程、内核代码和硬件之间的同步。

像 FAT32 这样的文件系统具有可在 Windows、Mac 和 Linux 中读取的磁盘格式 - 磁盘格式保持不变，但同步和访问部分因操作系统而异。

文件系统的磁盘格式，如 UFS 和 ext3，实际上大多数 Unix 文件系统都定义了“inode”和“dentry”的概念。 FAT32 和 SMB 没有。

不过，Linux 和其他内核发现跨不同磁盘格式的通用代码非常有用，因此创建了 VFS 抽象层。这个抽象层只存在于内存中；它不会向单个文件系统规定任何有关磁盘格式的内容。

但是，VFS 的抽象（单个文件系统需要实现的 API）定义了诸如 struct inode 和 struct dentry 之类的数据结构 - 但它们只存在于内存中。

例如，ext4 在内存中的 inode 和 dentry 到磁盘上的 inode 和 dentry 之间有一个相当直接的映射。它有对应的struct ext4_inode（存储在i_private）和struct ext4_dir_entry（存储在d_fsdata）。

所以在 ext4 上，查找 /a/b/c 由以下人员完成：

获取根struct inode，在挂载时已缓存在 VFS 中 要求 ext4 从该 inode 加载 a。 inode 的内容是ext4_dir_entrys 的列表（嗯，可能是更复杂的数据结构） - ext4 会找到正确的列表 ext4 将查看ext4_dir_entry 的inode 编号并将ext4_inode 加载到VFS 缓存中的struct inode。 使用缓存的struct inode 和ext4_dir_entry，ext4 将构建一个struct dentry 并将其返回给VFS。 VFS 将查看 dentry 的 inode，并要求 ext4 从中加载 b。 该过程重复。

请注意，VFS 的抽象并不是 100% 对应于 ext4：

struct dentry 不包含 inode 编号 - 必须加载 inode struct dentry 会缓存 inode 的类型，而 ext4_dir_entry 不会。 struct dentry 可以是否定的，这意味着它会缓存文件不存在的事实，因此如果您运行ls x; ls x 和x 不存在，您就不会去磁盘第二次。