Роберт Лав - Разработка ядра Linux

блочного устройства */

struct list_head s_instances; /* список файловых систем

данного типа */

struct quota_info s_dquot; /* параметры квот */

char s_id[32]; /* текстовое имя */

void *s_fs_info; /* специфическая информация

файловой системы */

struct semaphore s_vfs_rename_sem; /* семафор переименования */

};

Код для создания, управления и ликвидации объектов суперблок находится в файле fs/super.c. Объект суперблок создается и инициализируется в функции alloc_super(). Эта функция вызывается при монтировании файловой системы, которая считывает суперблок файловой системы с диска и заполняет поля объекта суперблок .

Наиболее важный элемент суперблока — это поле s_op, которое является указателем на таблицу операций суперблока. Таблица операций суперблока представлена с помощью структуры struct super_operations, которая определена в файле . Она выглядит следующим образом.

struct super_operations {

struct inode *(*alloc_inode)(struct super_block *sb);

void (*destroy_inode)(struct inode*);

void (*read_inode)(struct inode*);

void (*dirty_inode)(struct inode*);

void (*write_inode)(struct inode*, int);

void (*put inode)(struct inode*);

void (*drop_inode)(struct inode*);

void (*delete_inode)(struct inode*);

void (*put_super)(struct super_block*);

void (*write_super)(struct super block*);

int (*sync_fs)(struct super_block*, int);

void (*write_super_lockfs)(struct super_block*);

void (*unlockfs)(struct super_block*);

int (*statfs)(struct super_block*, struct statfs*);

int (*remount_fs)(struct super_block*, int*, char*);

void (*clear_inode)(struct inode*);

void (*umount_begin)(struct super block*);

int (*show_options)(struct seq_file*, struct vfsmount*);

};

Каждое поле этой структуры представляет собой указатель на функцию, которая работает с объектом суперблок . Операции суперблока выполняют низкоуровневые действия с файловой системой и ее файловыми индексами.

Когда для файловой системы необходимо выполнить операции с суперблоком, то выполняется разыменование указателя на суперблок, и далее получается указатель на необходимый метод. Например, если файловой системе необходимо записать суперблок, то вызывается следующая функция.

sb->s_op->write_super(sb);

где параметр sb — это указатель на суперблок файловой системы. Следуя по указателю s_op, получаем таблицу операций суперблока и, наконец, необходимую функцию write_super(), которая вызывается непосредственно. Следует обратить внимание на то, что вызову функции write_super()необходимо передать указатель на суперблок в качестве параметра, несмотря на то что метод связан с суперблоком. Это происходит от того, что язык программирования С не объектно-ориентирован. В C++ аналогичный вызов может быть выполнен следующим образом.

sb.write_super();

В языке С нет простого способа получить указатель на объект, для которого вызван метод, поэтому его необходимо передавать явно.

Рассмотрим операции суперблока, которые описаны в структуре super_operations.

• struct inode* alloc_inode(struct super_block *sb)— эта функция создает и инициализирует новый объект файлового индекса, связанного с данным суперблоком.

• void destroy_inode(struct inode *inode)— эта функция уничтожает данный объект индекса файла.

• void read_inode(struct inode *inode)— эта функция считывает с диска файловый индекс с номером inode->i_inoи заполняет все остальные поля структуры данных индекса.

• void dirty_inode(struct inode *inode)— эта функция вызывается подсистемой VFS, когда в индекс вносятся изменения (dirty). Журналируемые файловые системы (как, например, ext3) используют эту функцию для обновления журнала.

• void write_inode(struct inode inode*, int wait)— эта функция записывает указанный индекс на диск. Параметр waitуказывает, должна ли данная операция выполняться синхронно.

• void put_inode(struct inode *inode)— эта функция освобождает указанный индекс.

• void drop_inode(struct inode *inode)— эта функция вызывается подсистемой VFS, когда исчезает последняя ссылка на индекс. Обычные файловые системы Unix никогда не определяют эту функцию, в таком случае подсистема VFS просто удаляет индекс. Вызывающий код должен удерживать блокировку inode_lock.

• void delete_inode(struct inode *inode)— эта функция удаляет индекс файла с диска.

• void put_super(struct super_block *sb)— эта функция вызывается подсистемой VFS при размонтировании файловой системы, чтобы освободить указанный суперблок.

• void write_super(struct super_block *sb)— эта функция обновляет суперблок на диске данными из указанного суперблока. Подсистема VFS вызывает эту функцию для синхронизации измененного суперблока в памяти с данными суперблока на диске.

• int sync_fs(struct super_block *sb, int wait)— эта функция синхронизирует метаданные файловой системы с данными на диске. Параметр waitуказывает, должна ли операция быть синхронной или асинхронной.

• void write_super_lockfs(struct super_block *sb)— эта функция предотвращает изменения файловой системы и затем обновляет данные суперблока на диске данными из указанного суперблока. Сейчас она используется диспетчером логических томов (LVM, Logical Volume Manager).

• void unlockfs(struct super_block *sb)— эта функция разблокирует файловую систему после выполнения функции write_super_lockfs().

• int statfs(struct super_block *sb, struct statfs *statfs)— эта функция вызывается подсистемой VFS для получения статистики файловой системы, Статистика указанной файловой системы записывается в структуру statfs.

• int remount_fs(struct super_block *sb, int *flags, char *data)— эта функция вызывается подсистемой VFS, когда файловая система монтируется с другими параметрами монтирования.

• void clear_inode(struct inode*)— эта функция вызывается подсистемой VFS для освобождения индекса и очистки всех страниц памяти, связанных с индексом.

• void umount_begin(struct super_block *sb)— эта функция вызывается подсистемой VFS для прерывания операции монтирования. Она используется сетевыми файловыми системами, такими как NFS.

Все рассмотренные функции вызываются подсистемой VFS в контексте процесса. Все они при необходимости могут блокироваться.

Некоторые из этих функций являются необязательными. Файловая система может установить их значения в структуре операций суперблока равными NULL. Если соответствующий указатель равен NULL, то подсистема VFS или вызывает общий вариант функции, или не происходит ничего, в зависимости от операции.

Объект inodeсодержит всю информацию, которая необходима ядру для манипуляций с файлами и каталогами. В файловых системах в стиле Unix вся информация просто считывается из дисковых индексов и помещается в объект inodeподсистемы VFS. Если файловые системы не имеют индексов, то эту информацию необходимо получить из других дисковых структур [70] Файловые системы, которые не имеют индексов, обычно хранят необходимую информацию как часть файла. Некоторые современные файловые системы также применяют базы данных для хранения метаданных файла. В любом случае объект индекса создается тем способом, который подходит для файловой системы. .