linux用户空间open函数怎么调到内核的open,linux内核sys_open源代码分析
打开一个文件，是通过内核提供的系统调用sys_open来实现的，在用户空间的open函数会被编译器编译成为int 80的汇编代码，进入内核空间执行打开操作，我们来顺着内核的代码来看一下具体的实现过程。
sys_open函数定义在fs/open.c文件，定义如下
asmlinkage long sys_open(const char __user *filename, int flags, int mode)
{
long ret;
/*检查内核是不是支持大文件，如果是大文件的话就对flags标记对应的标记位置位*/
if (force_o_largefile())
flags |= O_LARGEFILE;
/*封装的操作*/
ret = do_sys_open(AT_FDCWD, filename, flags, mode);
/* 禁止编译器尾部优化 */
prevent_tail_call(ret);
return ret;
}
核心的操作都在do_sys_open(AT_FDCWD, filename, flags, mode);里边，其他的都只是检查一下参数是否合法，我们来看do_sys_open是怎么实现的吧，do_sys_open定义在fs/open.c文件，定义如下
long do_sys_open(int dfd, const char __user *filename, int flags, int mode)
{
/*把用户空间的存在内存的文件名字符串复制到内核空间*/
char *tmp = getname(filename);
int fd = PTR_ERR(tmp);
if (!IS_ERR(tmp)) {
/*寻找一个暂时没用的文件描述符，或者没有的话返回错误*/
fd = get_unused_fd();
if (fd >= 0) {
/*如果找到的话，就执行打开操作*/
struct file *f = do_filp_open(dfd, tmp, flags, mode);
if (IS_ERR(f)) {
/*打开失败，就释放文件描述符*/
put_unused_fd(fd);
fd = PTR_ERR(f);
} else {
fsnotify_open(f->f_path.dentry);
fd_install(fd, f);
}
}
putname(tmp);
}
return fd;
}
然后我们继续看do_filp_open函数，do_filp_open函数定义在fs/open.c文件，定义如下
/*
* 注意flag标记位低两位的意义:
*00 - read-only
*01 - write-only
*10 - read-write
*11 - special
* 现在变成了
*00 - no permissions needed
*01 - read-permission
*10 - write-permission
*11 - read-write
* for the internal routines (ie open_namei()/follow_link() etc). 00 is
* used by symlinks.
*/
static struct file *do_filp_open(int dfd, const char *filename, int flags,
int mode)
{
int namei_flags, error;
struct nameidata nd;
/*内外标记不一样*/
namei_flags = flags;
if ((namei_flags+1) & O_ACCMODE)
namei_flags++;
/*顺着文件名打开操作*/
error = open_namei(dfd, filename, namei_flags, mode, &nd);
if (!error)/*根据得到的文件数据，填充file结构体*/
return nameidata_to_filp(&nd, flags);
return ERR_PTR(error);
}
我们来逐个分析open_namei函数，open_namei函数定义在fs/namei.c，定义如下
int open_namei(int dfd, const char *pathname, int flag,
int mode, struct nameidata *nd)
{
int acc_mode, error;
struct path path;
struct dentry *dir;
int count = 0;
/*从flags得到打开模式*/
acc_mode = ACC_MODE(flag);
/* O_TRUNC表示我们需要检查写的权限 */
if (flag & O_TRUNC)
acc_mode |= MAY_WRITE;
/*O_APPEND需要MAY_APPEND权限 */
if (flag & O_APPEND)
acc_mode |= MAY_APPEND;
/*如果是不是创建文件的话，就调用path_lookup_open函数获得文件的dentry和vfsmount填充nameidata结构体，找到后就直接返回*/
if (!(flag & O_CREAT)) {
error = path_lookup_open(dfd, pathname, lookup_flags(flag),
nd, flag);
/*获得后就直接返回函数*/
if (error)
return error;
goto ok;
}
/*如果是要创建文件，我们需要知道父目录，所以加上LOOKUP_PARENT的flag*/
error = path_lookup_create(dfd,pathname,LOOKUP_PARENT,nd,flag,mode);
if (error)
return error;
/*已经拥有了父目录，我们检查下返回结果，如果最后找到的是目录就返回错误，我们只创建文件不创建目录 */
error = -EISDIR;
if (nd->last_type != LAST_NORM || nd->last.name[nd->last.len])
goto exit;
/**/
dir = nd->dentry;
nd->flags &= ~LOOKUP_PARENT;
mutex_lock(&dir->d_inode->i_mutex);
/*填充path结构体*/
path.dentry = lookup_hash(nd);
path.mnt = nd->mnt;
do_last:
/*如果获得的参数有问题就返回错误*/
error = PTR_ERR(path.dentry);
if (IS_ERR(path.dentry)) {
mutex_unlock(&dir->d_inode->i_mutex);
goto exit;
}
if (IS_ERR(nd->intent.open.file)) {
mutex_unlock(&dir->d_inode->i_mutex);
error = PTR_ERR(nd->intent.open.file);
goto exit_dput;
}
/* 错误的dentry，直接创建文件 */
if (!path.dentry->d_inode) {
error = open_namei_create(nd, &path, flag, mode);
if (error)
goto exit;
return 0;
}
/*
* 说明文件已经存在
*/
mutex_unlock(&dir->d_inode->i_mutex);
audit_inode(pathname, path.dentry->d_inode);
/*O_EXCL标志代表如果文件存在就退出*/
error = -EEXIST;
if (flag & O_EXCL)
goto exit_dput;
/*找到真正的挂载点*/
if (__follow_mount(&path)) {
error = -ELOOP;
if (flag & O_NOFOLLOW)
goto exit_dput;
}
error = -ENOENT;
/*说明创建失败*/
if (!path.dentry->d_inode)
goto exit_dput;
/*处理连接*/
if (path.dentry->d_inode->i_op && path.dentry->d_inode->i_op->follow_link)
goto do_link;
/*path结构体转成nameidata结构体*/
path_to_nameidata(&path, nd);
error = -EISDIR;
/*再次检查*/
if (path.dentry->d_inode && S_ISDIR(path.dentry->d_inode->i_mode))
goto exit;
ok:
/*写之前的一些检查和准备工作*/
error = may_open(nd, acc_mode, flag);
if (error)
goto exit;
return 0;
exit_dput:
/*退出前释放path*/
dput_path(&path, nd);
exit:
if (!IS_ERR(nd->intent.open.file))
release_open_intent(nd);
path_release(nd);
return error;
do_link:
/*如果flag有O_NOFOLLOW，说明禁止链接，直接返回错误*/
error = -ELOOP;
if (flag & O_NOFOLLOW)
goto exit_dput;
/*首先找到父目录*/
nd->flags |= LOOKUP_PARENT;
/*安全操作，暂时不管*/
error = security_inode_follow_link(path.dentry, nd);
if (error)
goto exit_dput;
/*搜寻，并创建*/
error = __do_follow_link(&path, nd);
if (error) {
release_open_intent(nd);
return error;
}
nd->flags &= ~LOOKUP_PARENT;
/*检验返回结果*/
if (nd->last_type == LAST_BIND)
goto ok;
error = -EISDIR;
if (nd->last_type != LAST_NORM)
goto exit;
if (nd->last.name[nd->last.len]) {
__putname(nd->last.name);
goto exit;
}
error = -ELOOP;
/*超出循环最大次数*/
if (count++==32) {
__putname(nd->last.name);
goto exit;
}
/*填充返回结果*/
dir = nd->dentry;
mutex_lock(&dir->d_inode->i_mutex);
path.dentry = lookup_hash(nd);
path.mnt = nd->mnt;
__putname(nd->last.name);
goto do_last;
}
我们继续看open_namei_create函数，就是这个函数执行了文件的创建操作，open_namei_create函数定义如下
static int open_namei_create(struct nameidata *nd, struct path *path,
int flag, int mode)
{
int error;
struct dentry *dir = nd->dentry;
/*POSIX权限标准检查*/
if (!IS_POSIXACL(dir->d_inode))
mode &= ~current->fs->umask;
/*vfs层调用文件创造*/
error = vfs_create(dir->d_inode, path->dentry, mode, nd);
mutex_unlock(&dir->d_inode->i_mutex);
dput(nd->dentry);
/*创建后放到nameidata里*/
nd->dentry = path->dentry;
if (error)
return error;
/*权限检查，不检查写权限和truncate权限*/
return may_open(nd, 0, flag & ~O_TRUNC);
}
继续看vfs_create函数
int vfs_create(struct inode *dir, struct dentry *dentry, int mode,
struct nameidata *nd)
{
/*打开前的权限检查*/
int error = may_create(dir, dentry, nd);
if (error)
return error;
/*inode的inode_operation函数表的create函数*/
if (!dir->i_op || !dir->i_op->create)
return -EACCES;/* shouldn't it be ENOSYS? */
mode &= S_IALLUGO;
mode |= S_IFREG;
/*安全检查操作*/
error = security_inode_create(dir, dentry, mode);
if (error)
return error;
DQUOT_INIT(dir);
/*创建*/
error = dir->i_op->create(dir, dentry, mode, nd);
if (!error)
fsnotify_create(dir, dentry);
return error;
}