mirror of
https://github.com/DragonOS-Community/DragonOS.git
synced 2025-06-09 19:36:47 +00:00
247 lines
8.4 KiB
Markdown
247 lines
8.4 KiB
Markdown
# DragonOS虚拟文件系统概述
|
||
|
||
## 简介
|
||
|
||
  DragonOS的虚拟文件系统是内核中的一层适配器,为用户程序(或者是系统程序)提供了通用的文件系统接口。同时对内核中的不同文件系统提供了统一的抽象。各种具体的文件系统可以挂载到VFS的框架之中。
|
||
|
||
  与VFS相关的系统调用有open(), read(), write(), create()等。
|
||
|
||
### dentry对象
|
||
|
||
  dentry的全称为directory entry,是VFS中对于目录项的一种抽象数据结构。当读取具体文件系统时,将会由创建dentry对象。dentry对象中包含了指向inode的指针。
|
||
|
||
  dentry对象为真实文件系统上的目录结构建立了缓存,一旦内存中存在对应路径的dentry对象,我们就能直接获取其中的信息,而不需要进行费时的磁盘操作。请注意,dentry只是为提高文件系统性能而创建的一个缓存,它并不会被写入到磁盘之中。
|
||
|
||
### inode对象
|
||
|
||
  inode的全称叫做index node,即索引节点。一般来说,每个dentry都应当包含指向其inode的指针。inode是VFS提供的对文件对象的抽象。inode中的信息是从具体文件系统中读取而来,也可以被刷回具体的文件系统之中。并且,一个inode也可以被多个dentry所引用。
|
||
|
||
  要查找某个路径下的inode,我们需要调用父目录的inode的lookup()方法。请注意,该方法与具体文件系统有关,需要在具体文件系统之中实现。
|
||
|
||
### 文件描述符对象
|
||
|
||
  当一个进程试图通过VFS打开某个文件时,我们需要为这个进程创建文件描述符对象。每个文件对象都会绑定文件的dentry和文件操作方法结构体,还有文件对象的私有信息。
|
||
|
||
  文件描述符对象中还包含了诸如权限控制、当前访问位置信息等内容,以便VFS对文件进行操作。
|
||
|
||
  我们对文件进行操作都会使用到文件描述符,具体来说,就是要调用文件描述符之中的file_ops所包含的各种方法。
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 注册文件系统到VFS
|
||
|
||
  如果需要注册或取消注册某个具体文件系统到VFS之中,则需要以下两个接口:
|
||
|
||
```c
|
||
#include<filesystem/vfs/VFS.h>
|
||
|
||
uint64_t vfs_register_filesystem(struct vfs_filesystem_type_t *fs);
|
||
uint64_t vfs_unregister_filesystem(struct vfs_filesystem_type_t *fs);
|
||
```
|
||
|
||
  这里需要通过`struct vfs_filesystem_type_t`来描述具体的文件系统。
|
||
|
||
### struct vfs_filesystem_type_t
|
||
|
||
  这个数据结构描述了具体文件系统的一些信息。当我们挂载具体文件系统的时候,将会调用它的read_superblock方法,以确定要被挂载的文件系统的具体信息。
|
||
|
||
  该数据结构的定义在`kernel/filesystem/vfs/VFS.h`中,结构如下:
|
||
|
||
```c
|
||
struct vfs_filesystem_type_t
|
||
{
|
||
char *name;
|
||
int fs_flags;
|
||
// 解析文件系统引导扇区的函数,为文件系统创建超级块结构。其中DPTE为磁盘分区表entry(MBR、GPT不同)
|
||
struct vfs_superblock_t *(*read_superblock)(void *DPTE, uint8_t DPT_type, void *buf, int8_t ahci_ctrl_num, int8_t ahci_port_num, int8_t part_num);
|
||
struct vfs_filesystem_type_t *next;
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
**name**
|
||
|
||
  文件系统名称字符串
|
||
|
||
**fs_flags**
|
||
|
||
  文件系统的一些标志位。目前,DragonOS尚未实现相关功能。
|
||
|
||
**read_superblock**
|
||
|
||
  当新的文件系统实例将要被挂载时,将会调用此方法,以读取具体的实例的信息。
|
||
|
||
**next**
|
||
|
||
  指向链表中下一个`struct vfs_filesystem_type_t`的指针。
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 超级块(superblock)对象
|
||
|
||
  一个超级块对象代表了一个被挂载到VFS中的具体文件系统。
|
||
|
||
### struct vfs_superblock_t
|
||
|
||
  该数据结构为超级块结构体。
|
||
|
||
  该数据结构定义在`kernel/filesystem/vfs/VFS.h`中,结构如下:
|
||
|
||
```c
|
||
struct vfs_superblock_t
|
||
{
|
||
struct vfs_dir_entry_t *root;
|
||
struct vfs_super_block_operations_t *sb_ops;
|
||
void *private_sb_info;
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
**root**
|
||
|
||
  该具体文件系统的根目录的dentry
|
||
|
||
**sb_ops**
|
||
|
||
  该超级块对象的操作方法。
|
||
|
||
**private_sb_info**
|
||
|
||
  超级块的私有信息。包含了具体文件系统的私有的、全局性的信息。
|
||
|
||
### struct vfs_super_block_operations_t
|
||
|
||
  该数据结构为超级块的操作接口。VFS通过这些接口来操作具体的文件系统的超级块。
|
||
|
||
  该数据结构定义在`kernel/filesystem/vfs/VFS.h`中,结构如下:
|
||
|
||
```c
|
||
struct vfs_super_block_operations_t
|
||
{
|
||
void (*write_superblock)(struct vfs_superblock_t *sb);
|
||
void (*put_superblock)(struct vfs_superblock_t *sb);
|
||
void (*write_inode)(struct vfs_index_node_t *inode); // 将inode信息写入磁盘
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
**write_superblock**
|
||
|
||
  将superblock中的信息写入磁盘
|
||
|
||
**put_superblock**
|
||
|
||
  释放超级块
|
||
|
||
**write_inode**
|
||
|
||
  将inode的信息写入磁盘
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 索引结点(inode)对象
|
||
|
||
  每个inode对象代表了具体的文件系统之中的一个对象(目录项)。
|
||
|
||
### struct vfs_index_node_t
|
||
|
||
  该数据结构为inode对象的数据结构,与文件系统中的具体的文件结点对象具有一对一映射的关系。
|
||
|
||
  该数据结构定义在`kernel/filesystem/vfs/VFS.h`中,结构如下:
|
||
|
||
```c
|
||
struct vfs_index_node_t
|
||
{
|
||
uint64_t file_size; // 文件大小
|
||
uint64_t blocks; // 占用的扇区数
|
||
uint64_t attribute;
|
||
|
||
struct vfs_superblock_t *sb;
|
||
struct vfs_file_operations_t *file_ops;
|
||
struct vfs_inode_operations_t *inode_ops;
|
||
|
||
void *private_inode_info;
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
**file_size**
|
||
|
||
  文件的大小。若为文件夹,则该值为文件夹内所有文件的大小总和(估计值)。
|
||
|
||
**blocks**
|
||
|
||
  文件占用的磁盘块数(扇区数)
|
||
|
||
**attribute**
|
||
|
||
  inode的属性。可选值如下:
|
||
|
||
> - VFS_IF_FILE
|
||
>
|
||
> - VFS_IF_DIR
|
||
>
|
||
> - VFS_IF_DEVICE
|
||
|
||
**sb**
|
||
|
||
  指向文件系统超级块的指针
|
||
|
||
**file_ops**
|
||
|
||
  当前文件的操作接口
|
||
|
||
**inode_ops**
|
||
|
||
  当前inode的操作接口
|
||
|
||
**private_inode_info**
|
||
|
||
  与具体文件系统相关的inode信息。该部分由具体文件系统实现,包含该inode在具体文件系统之中的特定格式信息。
|
||
|
||
### struct vfs_inode_operations_t
|
||
|
||
  该接口为inode的操作方法接口,由具体文件系统实现。并与具体文件系统之中的inode相互绑定。
|
||
|
||
  该接口定义于`kernel/filesystem/vfs/VFS.h`中,结构如下:
|
||
|
||
```c
|
||
struct vfs_inode_operations_t
|
||
{
|
||
long (*create)(struct vfs_index_node_t *parent_inode, struct vfs_dir_entry_t *dest_dEntry, int mode);
|
||
struct vfs_dir_entry_t *(*lookup)(struct vfs_index_node_t *parent_inode, struct vfs_dir_entry_t *dest_dEntry);
|
||
long (*mkdir)(struct vfs_index_node_t *inode, struct vfs_dir_entry_t *dEntry, int mode);
|
||
long (*rmdir)(struct vfs_index_node_t *inode, struct vfs_dir_entry_t *dEntry);
|
||
long (*rename)(struct vfs_index_node_t *old_inode, struct vfs_dir_entry_t *old_dEntry, struct vfs_index_node_t *new_inode, struct vfs_dir_entry_t *new_dEntry);
|
||
long (*getAttr)(struct vfs_dir_entry_t *dEntry, uint64_t *attr);
|
||
long (*setAttr)(struct vfs_dir_entry_t *dEntry, uint64_t *attr);
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
**create**
|
||
|
||
  在父节点下,创建一个新的inode,并绑定到dest_dEntry上。
|
||
|
||
  该函数的应当被`sys_open()`系统调用在使用了`O_CREAT`选项打开文件时调用,从而创建一个新的文件。请注意,传递给create()函数的`dest_dEntry`参数不应包含一个inode,也就是说,inode对象应当被具体文件系统所创建。
|
||
|
||
**lookup**
|
||
|
||
  当VFS需要在父目录中查找一个inode的时候,将会调用lookup方法。被查找的目录项的名称将会通过dest_dEntry传给lookup方法。
|
||
|
||
  若lookup方法找到对应的目录项,将填充完善dest_dEntry对象。否则,返回NULL。
|
||
|
||
**mkdir**
|
||
|
||
  该函数被mkdir()系统调用所调用,用于在inode下创建子目录,并将子目录的inode绑定到dEntry对象之中。
|
||
|
||
**rmdir**
|
||
|
||
  该函数被rmdir()系统调用所调用,用于删除给定inode下的子目录项。
|
||
|
||
**rename**
|
||
|
||
  该函数被rename系统调用(尚未实现)所调用,用于将给定的目录项重命名。
|
||
|
||
**getAttr**
|
||
|
||
  用来获取目录项的属性。
|
||
|
||
**setAttr**
|
||
|
||
  用来设置目录项的属性 |