Minux文件系统

1、Linux文件系统简单分析 Linux 文件系统架构 VFS和minix的关系 Minix的具体实现 Minix实现具体系统调用的流程分析 模拟文件系统演示Linux文件系统架构,VFS与minux的关系VFS: 是一个异构文件系统之上的软件粘合层。 可以无缝地使用多个不同类型的文件系统，就像把多个文件系统堆叠在一起一样。 通过VFS，可以为访问文件系统的系统调用提供 一个统一的抽象接口。VFS1. struct file_operations 2. struct super_operations 3. struct inode_operations 4. struct address_spa

2、ce_operations Virtual File System定义了上面4个多态接口（虚函数），任何的文件系统都必须全部或部分实现上面的接口。MINIX文件系统中有如下代码： linux2.6.23/fs/minix/inode.cstatic struct super_operations minix_sops = .read_inode= minix_read_inode, .;static struct address_space_operations minix_aops = .readpage = minix_readpage,.;static struct inode_oper

3、ations minix_symlink_inode_operations = .readlink= generic_re定义了minix_sb_info和minix_inode_info两个结构体，声明了minix文件系统中需要的全局函数。adlink,.;linux2.6.23/fs/minix/file.cstruct file_operations minix_file_operations = .read= generic_file_read,.write= generic_file_write,.;上面的代码就是在MINIX文件系统这个Virtual File System这个“子

4、类”中重新实现了父类的“虚函数”。Minix文件系统在Minix2.6.11.12版本里，文件系统主要包含： Bitmap.c：作用是对于文件系统i节点位图和逻辑块位图进行占用和释放操作。 Dir.c：对目录操作的函数。如minix_readdir, minix_find_entry, minix_add_link, minix_delete_entry 等函数。 File.c：File.c 定义了file的结构体。file_operations inode_operations这两个结构体。 Inode.c ：程序包含了处理i节点的函数，iget()，iput()和块映射函数bmap（），以

5、及一些其它函数， iget()，iput()和bmap()主要用于namei.c程序中的由路径名寻找对应i节点的映射函数namei()。 Namei.c：实现了根据目录名或者文件名寻找对应i节点函数，以及一些关于目录建立，删除，和目录项建立删除等操作函数和系统调用。 Minix.h：定义了minix_sb_info和minix_inode_info两个结构体，声明了minix文件系统中需要的全局函数。Minix的磁盘布局：mkfs.h中反映了上图的磁盘布局的函数：write_tablesstatic inline void write_tables(void)/* Mark the super

6、 block valid. */Super.s_state |= MINIX_VALID_FS;Super.s_state &= MINIX_ERROR_FS;if (lseek(DEV, 0, SEEK_SET)bb_error_msg_and_die(seek to boot block failed in write_tables);if (512 != write(DEV, boot_block_buffer, 512)bb_error_msg_and_die(unable to clear boot sector);if (BLOCK_SIZE != lseek(DEV, B

7、LOCK_SIZE, SEEK_SET)bb_error_msg_and_die(seek failed in write_tables);if (BLOCK_SIZE != write(DEV, super_block_buffer, BLOCK_SIZE)bb_error_msg_and_die(unable to write super-block);if (IMAPS * BLOCK_SIZE != write(DEV, inode_map, IMAPS * BLOCK_SIZE)bb_error_msg_and_die(unable to write inode map);if (Z

8、MAPS * BLOCK_SIZE != write(DEV, zone_map, ZMAPS * BLOCK_SIZE)bb_error_msg_and_die(unable to write zone map);if (INODE_BUFFER_SIZE != write(DEV, inode_buffer, INODE_BUFFER_SIZE)bb_error_msg_and_die(unable to write inodes);超级块（superblock）位于：linux-2.6.20/include/linux/minix_fs.h struct minix_super_bloc

9、k _u16 s_ninodes; /* i节点数 */_u16 s_nzones; /*总block数*/_u16 s_imap_blocks; /* i节点位图所占块数 */_u16 s_zmap_blocks; /* 逻辑块位图所占块数 */_u16 s_firstdatazone; /*数据块开始出*/_u16 s_log_zone_size; /* log2(磁盘块数/逻辑块) *_u32 s_max_size; /* 最大文件长度 */_u16 s_magic; /*魔数*/_u16 s_state;_u32 s_zones; ;i节点:struct minix_inode _u1

10、6 i_mode;_u16 i_uid; /磁盘i节点的标示_u32 i_size; /* inode所代表的档案大小 */_u32 i_time;/*访问时间*/_u8 i_gid; /* inode所属的群组id */_u8 i_nlinks;/链接数_u16 i_zone9;/ _u16 i_zone10;文件目录在MINIX文件系统中目录是一种特殊的文件。而每一项都用目录项(directory entry)来表示。在dir.c中主要是函数主要有： opendir：返回指向目录的DIR结构体。 readdir( c)：函数读取目录下所有文件（包括目录），返回指向目录下所有文件的diren

11、t结构体。 stat（d-name,stat *e）：调用其获取每个文件的详细信息，存储在stat结构体e中。 MINIX目录由包含16个字节目录项的文件组成。目录项的头两个字节构成16位的i-节点号，剩下的14个字节是文件名。 struct minix_dir_entry _u16 inode;/* i节点编号 */ char name0; /* 名称 */ ;从文件名获取数据块文件共享 在一个系统中，一个文件可能由多个用户功能使用。因此用户可以采用同名或者异名方式实现文件共享。 同名可采用相同的路径去访问某一文件。 异名共享是指用户使用各自不同的文件名访问某个文件。 一般有两种方法：基于索引节点的共享方法和基于符号链的共享方法。块高速缓存MINIX使用块高速缓存来改进文件系统性能。高速缓存用一个缓冲数组来实现，其中每个缓冲区由包含指针、计数器和标志的头以及用于存放磁盘块的体组成。所有未使用的缓冲区均使用双链表，按最近一次使用时间从近到远的顺序链接起