Linux0.11内核源码解析-fcntl.c/iotcl.c/stat.c

fcntl

fcntl.c实现了文件控制系统调用fcntl和两个文件句柄描述符的复制系统调用dup()和dup2()。

dup返回当前值最小的未用句柄，dup2返回指定新句柄的数值，句柄的复制操作主要用在文件的标准输入、输出重定向和管道方面。

dupfd

复制文件句柄，参数fd是要复制的文件句柄，arg是新文件句柄的最小数值，返回值是新文件句柄或者错误码

static int dupfd(unsigned int fd, unsigned int arg)
{
	if (fd >= NR_OPEN || !current->filp[fd])
		return -EBADF;
	if (arg >= NR_OPEN)
		return -EINVAL;
    //查找空闲的文件句柄
	while (arg < NR_OPEN)
		if (current->filp[arg])
			arg++;
		else
			break;
	if (arg >= NR_OPEN)
		return -EMFILE;
//清除进程的 close_on_exec 位图中的特定位。close_on_exec 是一个位图，用于记录在执行 exec 系统调用时是否关闭相应的文件描述符。
	current->close_on_exec &= ~(1<filp[arg] = current->filp[fd])->f_count++;
	return arg;
}

dup2和dup的实现

int sys_dup2(unsigned int oldfd, unsigned int newfd)
{
	sys_close(newfd);
	return dupfd(oldfd,newfd);
}

int sys_dup(unsigned int fildes)
{
	return dupfd(fildes,0);
}

sys_fcntl 的函数

实现了 fcntl 系统调用的功能。fcntl 系统调用用于对打开文件描述符进行操作和控制，通过传递不同的命令（cmd）来实现不同的操作。

下面是该函数的作用和代码实现的解释：

1. 首先，它检查给定的文件描述符（fd）是否有效，即必须小于已打开文件描述符的最大数目（NR_OPEN），并且与当前进程的文件描述符表中的相应条目（current->filp[fd]）关联。

2. 如果文件描述符无效，函数返回错误码 -EBADF（-9：无效的文件描述符）。

3. 根据传递的命令（cmd）参数，执行不同的操作：

   • F_DUPFD：如果命令是 F_DUPFD，则调用 dupfd 函数来复制给定的文件描述符（fd）到最小的可用文件描述符号（arg）。
   • F_GETFD：如果命令是 F_GETFD，则返回当前进程的 close_on_exec 位图中对应文件描述符的状态（即该文件描述符在 exec 执行时是否会被关闭）。
   • F_SETFD：如果命令是 F_SETFD，则根据参数 arg 将当前进程的 close_on_exec 位图中对应文件描述符的状态进行设置，即设置或清除该文件描述符在 exec 执行时是否会被关闭的标志位。
   • F_GETFL：如果命令是 F_GETFL，则返回与给定文件描述符关联的文件状态标志。
   • F_SETFL：如果命令是 F_SETFL，则根据参数 arg 对给定文件描述符关联的文件状态标志进行设置，例如设置或清除非阻塞（O_NONBLOCK）和追加（O_APPEND）等标志位。
   • 其他命令（F_GETLK、F_SETLK、F_SETLKW）：该函数返回 -1，表示不支持给定的命令。

int sys_fcntl(unsigned int fd, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{	
	struct file * filp;

	if (fd >= NR_OPEN || !(filp = current->filp[fd]))
		return -EBADF;
	switch (cmd) {
		case F_DUPFD:
			return dupfd(fd,arg);
		case F_GETFD:
			return (current->close_on_exec>>fd)&1;
		case F_SETFD:
			if (arg&1)
				current->close_on_exec |= (1<close_on_exec &= ~(1<f_flags;
		case F_SETFL:
			filp->f_flags &= ~(O_APPEND | O_NONBLOCK);
			filp->f_flags |= arg & (O_APPEND | O_NONBLOCK);
			return 0;
		case F_GETLK:	case F_SETLK:	case F_SETLKW:
			return -1;
		default:
			return -1;
	}
}

ioctl

ioctl.c文件实现了输入、输出控制系统调用ioctl，主要调用tty_ioctl函数，对终端IO进行控制

extern int tty_ioctl(int dev, int cmd, int arg);

typedef int (*ioctl_ptr)(int dev,int cmd,int arg);

#define NRDEVS ((sizeof (ioctl_table))/(sizeof (ioctl_ptr)))

static ioctl_ptr ioctl_table[]={
	NULL,		/* nodev */
	NULL,		/* /dev/mem */
	NULL,		/* /dev/fd */
	NULL,		/* /dev/hd */
	tty_ioctl,	/* /dev/ttyx */
	tty_ioctl,	/* /dev/tty */
	NULL,		/* /dev/lp */
	NULL};		/* named pipes */
	

int sys_ioctl(unsigned int fd, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{	
	struct file * filp;
	int dev,mode;

	if (fd >= NR_OPEN || !(filp = current->filp[fd]))
		return -EBADF;
    //判断文件类型
	mode=filp->f_inode->i_mode;
	if (!S_ISCHR(mode) && !S_ISBLK(mode))
		return -EINVAL;
    //获取设备号
	dev = filp->f_inode->i_zone[0];
	if (MAJOR(dev) >= NRDEVS)
		return -ENODEV;
	if (!ioctl_table[MAJOR(dev)])
		return -ENOTTY;
    //对应ioctl_table函数指针表中没有对应函数，则返回出错码
	return ioctl_table[MAJOR(dev)](dev,cmd,arg);
}

stat

实现了取文件信息状态系统调用stat和fstat，并将信息存放用户的文件状态结果缓冲区中

cp_stat复制文件状态信息

static void cp_stat(struct m_inode * inode, struct stat * statbuf)
{
	struct stat tmp;
	int i;
    //验证存放数据的内存空间
	verify_area(statbuf,sizeof (* statbuf));
	tmp.st_dev = inode->i_dev;
	tmp.st_ino = inode->i_num;
	tmp.st_mode = inode->i_mode;
	tmp.st_nlink = inode->i_nlinks;
	tmp.st_uid = inode->i_uid;
	tmp.st_gid = inode->i_gid;
	tmp.st_rdev = inode->i_zone[0];
	tmp.st_size = inode->i_size;
	tmp.st_atime = inode->i_atime;
	tmp.st_mtime = inode->i_mtime;
	tmp.st_ctime = inode->i_ctime;
    //复制状态信息到用户缓冲区
	for (i=0 ; i

sys_stat根据文件名获取文件状态信息

int sys_stat(char * filename, struct stat * statbuf)
{
	struct m_inode * inode;
    //根据文件名找出对应的i节点
	if (!(inode=namei(filename)))
		return -ENOENT;
	cp_stat(inode,statbuf);
	iput(inode);
	return 0;
}

sys_fstat根据文件描述符获取文件状态信息

int sys_fstat(unsigned int fd, struct stat * statbuf)
{
	struct file * f;
	struct m_inode * inode;

	if (fd >= NR_OPEN || !(f=current->filp[fd]) || !(inode=f->f_inode))
		return -EBADF;
	cp_stat(inode,statbuf);
	return 0;
}