基于linux分怎么实现虚拟文件系统初始化
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从main函数开始，直到虚拟文件系统的初始化，路径是init()->setup()->syssetup();sys_setup主要是注册了虚拟文件系统下面所有的文件系统。然后挂载根文件系统。下面是初始化代码。
asmlinkage int sys_setup(void)
{
static int callable = 1;
if (!callable)
return -1;
callable = 0;
device_setup();
#ifdef CONFIG_MINIX_FS
register_filesystem(&(struct file_system_type)
{minix_read_super, "minix", 1, NULL});
#endif
#ifdef CONFIG_EXT_FS
register_filesystem(&(struct file_system_type)
{ext_read_super, "ext", 1, NULL});
#endif
......
mount_root();
}
下面先看一下基本的数据结构。
struct file_system_type {
struct super_block *(*read_super) (struct super_block *, void *, int);
char *name;
int requires_dev;
struct file_system_type * next;
};
这是一个具体文件系统在虚拟文件系统注册时的表示结构。然后看一下注册文件系统的函数。
int register_filesystem(struct file_system_type * fs)
{
struct file_system_type ** tmp;
if (!fs)
return -EINVAL;
if (fs->next)
return -EBUSY;
// tmp是二级指针，指向文件系统链表的头指针的地址
tmp = &file_systems;
// 遍历链表，直到尾部，插入新的节点
while (*tmp) {
// 判断是否已经注册了该文件系统
if (strcmp((*tmp)->name, fs->name) == 0)
return -EBUSY;
// 指向当前节点的next域的地址，*tmp得到下一个被比较的节点
tmp = &(*tmp)->next;
}
// 利用二级指针指针修改next域的内容，不需要使用->next = fs的形式
*tmp = fs;
return 0;
}
就是把一个file_system_type结构体插入一个链表中。注册文件系统其实只是构建一个单链表。接着看挂载根文件系统。这里大致分析一下流程。有时间再详细说。
void mount_root(void)
{
struct file_system_type * fs_type;
struct super_block * sb;
struct inode * inode, d_inode;
struct file filp;
int retval;
// 清空超级块数组
memset(super_blocks, 0, sizeof(super_blocks));
#ifdef CONFIG_BLK_DEV_FD
if (MAJOR(ROOT_DEV) == FLOPPY_MAJOR) {
printk(KERN_NOTICE "VFS: Insert root floppy and press ENTER\n");
wait_for_keypress();
}
#endif
memset(&filp, 0, sizeof(filp));
memset(&d_inode, 0, sizeof(d_inode));
// 根设备号
d_inode.i_rdev = ROOT_DEV;
filp.f_inode = &d_inode;
// 只读方式挂载
if ( root_mountflags & MS_RDONLY)
filp.f_mode = 1; /* read only */
else
filp.f_mode = 3; /* read write */
// 暂时忽略
retval = blkdev_open(&d_inode, &filp);
if(retval == -EROFS){
root_mountflags |= MS_RDONLY;
filp.f_mode = 1;
retval = blkdev_open(&d_inode, &filp);
}
for (fs_type = file_systems ; fs_type ; fs_type = fs_type->next) {
if(retval)
break;
// 没有关联到设备则不需要往下执行，有些文件系统是没有对应的底层设备的
if (!fs_type->requires_dev)
continue;
// 读根设备的超级块，设备的第一扇区是分区表，接着是超级块
sb = read_super(ROOT_DEV,fs_type->name,root_mountflags,NULL,1);
// 读取成功
if (sb) {
// 根节点
inode = sb->s_mounted;
inode->i_count += 3 ; /* NOTE! it is logically used 4 times, not 1 */
sb->s_covered = inode;
sb->s_flags = root_mountflags;
// 当前进程（init进程）的根目录和工作目录设置为根节点
current->fs->pwd = inode;
current->fs->root = inode;
printk ("VFS: Mounted root (%s filesystem)%s.\n",
fs_type->name,
(sb->s_flags & MS_RDONLY) ? " readonly" : "");
// 直接返回，即第一个读取成功的文件系统成为根文件系统
return;
}
}
panic("VFS: Unable to mount root fs on %02x:%02x",
MAJOR(ROOT_DEV), MINOR(ROOT_DEV));
}
读取根设备的超级块内容，如果成功，则成为根文件系统。并设置当前init进程的工作目录和根目录是根文件系统的根节点对应的inode。我们看看怎么读取超级块的。
// 读设备对应的超级块
static struct super_block * read_super(dev_t dev,char *name,int flags,
void *data, int silent)
{
struct super_block * s;
struct file_system_type *type;
if (!dev)
return NULL;
check_disk_change(dev);
// 有则直接返回，初始化的时候还没有
s = get_super(dev);
if (s)
return s;
// 否则根据name在文件系统链表中（在系统初始化时建立的）找到对应的文件系统节点，里面有一个read_super函数
if (!(type = get_fs_type(name))) {
printk("VFS: on device %d/%d: get_fs_type(%s) failed\n",
MAJOR(dev), MINOR(dev), name);
return NULL;
}
// 在超级块数组中找到一个slot
for (s = 0+super_blocks ;; s++) {
if (s >= NR_SUPER+super_blocks)
return NULL;
if (!s->s_dev)
break;
}
// 赋值给超级块节点的字段
s->s_dev = dev;
s->s_flags = flags;
// 调底层的文件系统到硬盘去读取超级块内容，比如ext文件系统，ext2文件系统等等都定义了该函数。
if (!type->read_super(s,data, silent)) {
s->s_dev = 0;
return NULL;
}
s->s_dev = dev;
s->s_covered = NULL;
s->s_rd_only = 0;
s->s_dirt = 0;
s->s_type = type;
return s;
}
主要是获取一个超级块结构体，然后调底层文件系统的read_super。然后设置超级块的属性。这里分析一下ext文件系统的read_super。
struct super_block *ext_read_super(struct super_block *s,void *data,
int silent)
{
struct buffer_head *bh;
struct ext_super_block *es;
int dev = s->s_dev,block;
lock_super(s);
set_blocksize(dev, BLOCK_SIZE);
// 读取设备的内容，即超级块的内容
if (!(bh = bread(dev, 1, BLOCK_SIZE))) {
s->s_dev=0;
unlock_super(s);
printk("EXT-fs: unable to read superblock\n");
return NULL;
}
// 文件系统的一些属性
es = (struct ext_super_block *) bh->b_data;
s->s_blocksize = 1024;
s->s_blocksize_bits = 10;
s->u.ext_sb.s_ninodes = es->s_ninodes;
s->u.ext_sb.s_nzones = es->s_nzones;
s->u.ext_sb.s_firstdatazone = es->s_firstdatazone;
s->u.ext_sb.s_log_zone_size = es->s_log_zone_size;
s->u.ext_sb.s_max_size = es->s_max_size;
s->s_magic = es->s_magic;
s->u.ext_sb.s_firstfreeblocknumber = es->s_firstfreeblock;
s->u.ext_sb.s_freeblockscount = es->s_freeblockscount;
s->u.ext_sb.s_firstfreeinodenumber = es->s_firstfreeinode;
s->u.ext_sb.s_freeinodescount = es->s_freeinodescount;
brelse(bh);
if (s->s_magic != EXT_SUPER_MAGIC) {
s->s_dev = 0;
unlock_super(s);
if (!silent)
printk("VFS: Can't find an extfs filesystem on dev 0x%04x.\n",
dev);
return NULL;
}
if (!s->u.ext_sb.s_firstfreeblocknumber)
s->u.ext_sb.s_firstfreeblock = NULL;
else
if (!(s->u.ext_sb.s_firstfreeblock = bread(dev,
s->u.ext_sb.s_firstfreeblocknumber, BLOCK_SIZE))) {
printk("ext_read_super: unable to read first free block\n");
s->s_dev = 0;
unlock_super(s);
return NULL;
}
if (!s->u.ext_sb.s_firstfreeinodenumber)
s->u.ext_sb.s_firstfreeinodeblock = NULL;
else {
block = 2 + (s->u.ext_sb.s_firstfreeinodenumber - 1) / EXT_INODES_PER_BLOCK;
if (!(s->u.ext_sb.s_firstfreeinodeblock = bread(dev, block, BLOCK_SIZE))) {
printk("ext_read_super: unable to read first free inode block\n");
brelse(s->u.ext_sb.s_firstfreeblock);
s->s_dev = 0;
unlock_super (s);
return NULL;
}
}
unlock_super(s);
/* set up enough so that it can read an inode */
s->s_dev = dev;
// 操作函数集
s->s_op = &ext_sops;
// 读取根节点
if (!(s->s_mounted = iget(s,EXT_ROOT_INO))) {
s->s_dev=0;
printk("EXT-fs: get root inode failed\n");
return NULL;
}
return s;
}
主要工作是读取硬盘的超级块信息到内存，最后读取根节点对应的inode。
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