FILE结构体详解

1.1 struct file
　　struct file结构体定义在include/linux/fs.h中定义。文件结构体代表一个打开的文件，系统中的每个打开的文件在内核空间都有一个关联的 struct file。它由内核在打开文件时创建，并传递给在文件上进行操作的任何函数。在文件的所有实例都关闭后，内核释放这个数据结构。在内核创建和驱动源码中，struct file的指针通常被命名为file或filp。

struct file 的最重要成员在这展示.
1.mode_t f_mode;
文件模式确定文件是可读的或者是可写的(或者都是), 通过位 FMODE_READ 和FMODE_WRITE. 你可能想在你的 open 或者 ioctl 函数中检查这个成员的读写许可, 但是不需要检查读写许可, 因为内核在调用你的方法之前检查. 当文件还没有为那种存取而打开时读或写的企图被拒绝, 驱动甚至不知道这个情况.
2.loff_t f_pos;
当前读写位置. loff_t 在所有平台都是 64 位( 在 gcc 术语里是 long long ). 驱动可以读这个值,如果它需要知道文件中的当前位置, 但是正常地不应该改变它; 读和写应当使用它们作为最后参数而收到的指针来更新一个位置, 代替直接作用于 filp->f_pos. 这个规则的一个例外是在 llseek 方法中, 它的目的就是改变文件位置.
3.unsigned int f_flags;
这些是文件标志, 例如 O_RDONLY, O_NONBLOCK, 和 O_SYNC. 驱动应当检查O_NONBLOCK 标志来看是否是请求非阻塞操作; 其他标志很少使用. 特别地, 应当检查读/写许可, 使用 f_mode 而不是f_flags. 所有的标志在头文件

ifdef __NEED_I_SIZE_ORDERED

seqcount_t i_size_seqcount;

endif

struct timespec i_atime;
struct timespec i_mtime;
struct timespec i_ctime;
unsigned int i_blkbits;
blkcnt_t i_blocks;
unsigned short i_bytes;
umode_t i_mode;
spinlock_t i_lock;
struct mutex i_mutex;
struct rw_semaphore i_alloc_sem;
const struct inode_operations *i_op;
const struct file_operations *i_fop;
struct super_block *i_sb;
struct file_lock *i_flock;
struct address_space *i_mapping;
struct address_space i_data;

ifdef CONFIG_QUOTA

struct dquot *i_dquot[MAXQUOTAS];

endif

struct list_head i_devices;
union {
struct pipe_inode_info *i_pipe;
struct block_device *i_bdev;
struct cdev *i_cdev; //该成员表示字符设备的内核的 内部结构。当inode指向一个字符设备文件时，该成员包含了指向struct cdev结构的指针，其中cdev结构是字符设备结构体。
};
int i_cindex;

__u32 i_generation;

ifdef CONFIG_DNOTIFY

unsigned long i_dnotify_mask;
struct dnotify_struct *i_dnotify;

endif

ifdef CONFIG_INOTIFY

struct list_head inotify_watches;
struct mutex inotify_mutex;

endif

unsigned long i_state;
unsigned long dirtied_when;

unsigned int i_flags;

atomic_t i_writecount;

ifdef CONFIG_SECURITY

void *i_security;

endif

void *i_private;
};

　　我们在进程中打开一个文件F，实际上就是要在内存中建立F的dentry，和inode结构，并让它们与进程结构联系来，把VFS中定义的接口给接起来。我们来看一看这个经典的图：

下图为多个进程打开同一文件的情况：