基于linux的open原理是什么

本篇內(nèi)容介紹了“基于linux的open原理是什么”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

我們操作一個(gè)文件之前都需要先open一下。我們看看open在虛擬文件系統(tǒng)中大致的執(zhí)行過程。不會(huì)分析具體的過程。主要分析一下虛擬文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理。

   
     
 
    
    
asmlinkage int sys_open(const char * filename,int flags,int mode)
{
	char * tmp;
	int error;

	error = getname(filename, &tmp);
	if (error)
		return error;
	error = do_open(tmp,flags,mode);
	putname(tmp);
	return error;
}
   
     
 
    
    

下面是do_open的代碼。

   
     
 
    
    
// 打開一個(gè)文件
int do_open(const char * filename,int flags,int mode)
{
	struct inode * inode;
	struct file * f;
	int flag,error,fd;
	// 找到一個(gè)可用的文件描述符
	for(fd=0; fd<NR_OPEN && fd<current->rlim[RLIMIT_NOFILE].rlim_cur; fd++)
		// 還沒被使用則找到可用的
		if (!current->files->fd[fd])
			break;
	// 找不到可用的
	if (fd>=NR_OPEN || fd>=current->rlim[RLIMIT_NOFILE].rlim_cur)
		return -EMFILE;
	// 清除close_on_exec標(biāo)記位
	FD_CLR(fd,&current->files->close_on_exec);
	// 獲取一個(gè)可用的file結(jié)構(gòu)體
	f = get_empty_filp();
	if (!f)
		return -ENFILE;
	// 建立fd到file結(jié)構(gòu)體的映射
	current->files->fd[fd] = f;
	f->f_flags = flag = flags;
	f->f_mode = (flag+1) & O_ACCMODE;
	if (f->f_mode)
		flag++;
	if (flag & (O_TRUNC | O_CREAT))
		flag |= 2;
	// 找到文件對(duì)應(yīng)的inode節(jié)點(diǎn)，放到inode變量中
	error = open_namei(filename,flag,mode,&inode,NULL);
	if (!error && (f->f_mode & 2)) {
		error = get_write_access(inode);
		if (error)
			iput(inode);
	}
	if (error) {
		current->files->fd[fd]=NULL;
		f->f_count--;
		return error;
	}
	// 建立file結(jié)構(gòu)體和inode的映射關(guān)系
	f->f_inode = inode;
	// 初始化文件偏移
	f->f_pos = 0;
	f->f_reada = 0;
	f->f_op = NULL;
	// 賦值操作file結(jié)構(gòu)體的函數(shù)集
	if (inode->i_op)
		f->f_op = inode->i_op->default_file_ops;
	if (f->f_op && f->f_op->open) {
		// 調(diào)用底層文件系統(tǒng)的open函數(shù)
		error = f->f_op->open(inode,f);
		if (error) {
			if (f->f_mode & 2) put_write_access(inode);
			iput(inode);
			f->f_count--;
			current->files->fd[fd]=NULL;
			return error;
		}
	}
	f->f_flags &= ~(O_CREAT | O_EXCL | O_NOCTTY | O_TRUNC);
	return (fd);
}
   
     
 
    
    

主要工作是通過open_namei找到文件對(duì)應(yīng)的inode節(jié)點(diǎn)，然后執(zhí)行底層的open。最后建立fd到file到inode的關(guān)系。在虛擬文件系統(tǒng)中，超級(jí)塊、inode、目錄、文件都是一個(gè)抽象的概念，具體的操作函數(shù)由各個(gè)文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。所以我們首先找到一個(gè)結(jié)構(gòu)體，然后根據(jù)實(shí)際的操作值調(diào)用具體文件系統(tǒng)的操作函數(shù)就行。

所以我們先看open_namei，再看具體的open函數(shù)。

下面是open_namei的核心代碼。

   
     
 
    
    
// 找出最后一級(jí)目錄的inode
	error = dir_namei(pathname,&namelen,&basename,base,&dir);
// 在最后一級(jí)目錄下找出某文件對(duì)應(yīng)的inode
	error = lookup(dir,basename,namelen,&inode);
   
     
 
    
    

大致思路就是先找到最后一級(jí)目錄的inode，然后在最后一級(jí)目錄下找某個(gè)文件。我們看看怎么找到最后一級(jí)目錄對(duì)應(yīng)的inode。

   
     
 
    
    
// 找出pathname中最后一級(jí)目錄對(duì)應(yīng)的inode
static int dir_namei(const char * pathname, int * namelen, const char ** name,
	struct inode * base, struct inode ** res_inode)
{
	char c;
	const char * thisname;
	int len,error;
	struct inode * inode;

	*res_inode = NULL;
	// 沒有傳base則從進(jìn)程的當(dāng)前工作目錄開始找
	if (!base) {
		base = current->fs->pwd;
		base->i_count++;
	}
	// 絕對(duì)路徑，則從根目錄開始找
	if ((c = *pathname) == '/') {
		iput(base);
		base = current->fs->root;
		pathname++;
		base->i_count++;
	}
	// 找出pathname最后一級(jí)目錄對(duì)應(yīng)的inode節(jié)點(diǎn)
	while (1) {
		thisname = pathname;
		// 以/分割路徑部分，遇到/則得到某級(jí)路徑名稱，thisname指向當(dāng)前路徑首地址，len代表該部分路徑對(duì)應(yīng)的長度
		for(len=0;(c = *(pathname++))&&(c != '/');len++)
			/* nothing */ ;
		// c為空說明到最后一個(gè)字符，即路徑結(jié)束，不找最后一級(jí)的文件或者目錄了
		if (!c)
			break;
		base->i_count++;
		// 在base目錄下查找某個(gè)文件
		error = lookup(base,thisname,len,&inode);
		if (error) {
			iput(base);
			return error;
		}
		// 設(shè)置base為inode，繼續(xù)找
		error = follow_link(base,inode,0,0,&base);
		if (error)
			return error;
	}
	if (!base->i_op || !base->i_op->lookup) {
		iput(base);
		return -ENOTDIR;
	}
	*name = thisname;
	*namelen = len;
	*res_inode = base;
	return 0;
}
   
     
 
    
    

就是通過以/分割字符串，在開始的目錄下，即根目錄或者給定的目錄。找到下一級(jí)目錄的inode，不斷地迭代就能找到最后一級(jí)目錄的inode了。我們發(fā)現(xiàn)在查找最后一級(jí)目錄的inode和在某個(gè)目錄下找某個(gè)文件的inode都用到lookup函數(shù)。我們看看他的實(shí)現(xiàn)。核心代碼。

   
     
 
    
    return dir->i_op->lookup(dir,name,len,result);

以ext文件系統(tǒng)為例。看看lookup的實(shí)現(xiàn)。

   
     
 
    
    
int ext_lookup(struct inode * dir,const char * name, int len,
	struct inode ** result)
{
	int ino;
	struct ext_dir_entry * de;
	struct buffer_head * bh;

	*result = NULL;
	if (!dir)
		return -ENOENT;
	if (!S_ISDIR(dir->i_mode)) {
		iput(dir);
		return -ENOENT;
	}
	if (!(bh = ext_find_entry(dir,name,len,&de,NULL,NULL))) {
		iput(dir);
		return -ENOENT;
	}
	ino = de->inode;
	brelse(bh);
	if (!(*result = iget(dir->i_sb,ino))) {
		iput(dir);
		return -EACCES;
	}
	iput(dir);
	return 0;
}


static struct buffer_head * ext_find_entry(struct inode * dir,
	const char * name, int namelen, struct ext_dir_entry ** res_dir,
	struct ext_dir_entry ** prev_dir, struct ext_dir_entry ** next_dir)
{
	long offset;
	struct buffer_head * bh;
	struct ext_dir_entry * de;

	*res_dir = NULL;
	if (!dir)
		return NULL;
#ifdef NO_TRUNCATE
	if (namelen > EXT_NAME_LEN)
		return NULL;
#else
	if (namelen > EXT_NAME_LEN)
		namelen = EXT_NAME_LEN;
#endif
	// 讀取目錄的文件內(nèi)容，然后比較
	bh = ext_bread(dir,0,0);
	if (!bh)
		return NULL;
	if (prev_dir)
		*prev_dir = NULL;
	if (next_dir)
		*next_dir = NULL;
	offset = 0;
	de = (struct ext_dir_entry *) bh->b_data;
	while (offset < dir->i_size) {
		if ((char *)de >= BLOCK_SIZE+bh->b_data) {
			brelse(bh);
			bh = NULL;
			bh = ext_bread(dir,offset>>BLOCK_SIZE_BITS,0);
			if (!bh)
				continue;
			de = (struct ext_dir_entry *) bh->b_data;
			if (prev_dir)
				*prev_dir = NULL;
		}
		if (de->rec_len < 8 || de->rec_len % 8 != 0 ||
de->rec_len < de->name_len + 8 ||
(((char *) de) + de->rec_len-1 >= BLOCK_SIZE+bh->b_data)) {
			printk ("ext_find_entry: bad dir entry\n");
			printk ("dev=%d, dir=%ld, offset=%ld, rec_len=%d, name_len=%d\n",
				dir->i_dev, dir->i_ino, offset, de->rec_len, de->name_len);
			de = (struct ext_dir_entry *) (bh->b_data+BLOCK_SIZE);
			offset = ((offset / BLOCK_SIZE) + 1) * BLOCK_SIZE;
			continue;
/*			brelse (bh);
			return NULL; */
		}
		// 是否找到了想要的文件
		if (ext_match(namelen,name,de)) {
			*res_dir = de;
			if (next_dir)
				if (offset + de->rec_len < dir->i_size &&
((char *)de) + de->rec_len < BLOCK_SIZE+bh->b_data)
					*next_dir = (struct ext_dir_entry *)
						((char *) de + de->rec_len);
				else
					*next_dir = NULL;
			return bh;
		}
		offset += de->rec_len;
		if (prev_dir)
			*prev_dir = de;
		de = (struct ext_dir_entry *) ((char *) de + de->rec_len);
	}
	brelse(bh);
	return NULL;
}
   
     
 
    
    

代碼比較多，可以不用細(xì)究，主要是把目錄的文件內(nèi)容從硬盤讀取進(jìn)來，然后遍歷每一個(gè)文件名是否和要找的一致就行。

     通過上面的分析我們已經(jīng)找到了一個(gè)文件對(duì)應(yīng)的inode節(jié)點(diǎn)了。一般文件系統(tǒng)沒有實(shí)現(xiàn)open函數(shù)。所以直接返回inode，建立fd到file到inode的關(guān)系即可。后面對(duì)文件的操作也是通過inode節(jié)點(diǎn)的操作函數(shù)集進(jìn)行。

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