Linux内核学习笔记——VFS

概念:

  ①硬链接:若一个 inode 号对应多个文件名,则称这些文件为硬链接。即硬链接就是同一个文件使用了多个别名。硬链接可由命令 link 或 ln 创建。

其特性:

  • 文件有相同的 inode 及 data block;
  • 只能对已存在的文件进行创建;
  • 不能交叉文件系统进行硬链接的创建;
  • 不能对目录进行创建,只可对文件创建;
  • 删除一个硬链接文件并不影响其他有相同 inode 号的文件。

  ②软连接:若文件用户数据块中存放的内容是另一文件的路径名的指向,则该文件就是软连接。软链接就是一个普通文件,只是数据块内容有点特殊。软链接有着自己的 inode 号以及用户数据块

其特性:

  • 软链接有自己的文件属性及权限等;
  • 可对不存在的文件或目录创建软链接;
  • 软链接可交叉文件系统;
  • 软链接可对文件或目录创建;
  • 创建软链接时,链接计数 i_nlink 不会增加;
  • 删除软链接并不影响被指向的文件,但若被指向的原文件被删除,则相关软连接被称为死链接(即 dangling link,若被指向路径文件被重新创建,死链接可恢复为正常的软链接)。

两者区别如图所示:

 Linux内核学习笔记——VFS

  ③基本概念:

    文件:一般文件

    目录项 (dentry):即路径中的每个目录单位即为目录项。

    索引节点 (inode):记录文件属性的结构。

    挂载点: 挂载是指将一个设备(通常是存储设备)挂接到一个已存在的目录上。 我们要访问存储设备中的文件,必须将文件所在的分区挂载到一个已存在的目录上, 然后通过访问这个目录来访问存储设备。

  ④Linux VFS 存在四个基本对象:

    超级块对象 (superblock object):代表一个已安装的文件系统。

    索引节点对象 (inode object):代表一个文件。

    目录项对象 (dentry object):代表一个目录项,如设备文件 event5 在路径 /dev/input/event5 中,其存在四个目录项对象:/ 、dev/ 、input/ 及 event5。

    文件对象 (file object):代表由进程打开的文件。

     VFS 的对象之间的处理

图 4. VFS 的对象之间的处理

    

     VFS 中的 inode 与 inode_operations 结构体
 1 struct inode { 

 2     ... 

 3     const struct inode_operations   *i_op; // 索引节点操作

 4     unsigned long           i_ino;      // 索引节点号

 5     atomic_t                i_count;    // 引用计数器

 6     unsigned int            i_nlink;    // 硬链接数目

 7     ... 

 8  } 

 9 

10  struct inode_operations { 

11     ... 

12     int (*create) (struct inode *,struct dentry *,int, struct nameidata *); 

13     int (*link) (struct dentry *,struct inode *,struct dentry *); 

14     int (*unlink) (struct inode *,struct dentry *); 

15     int (*symlink) (struct inode *,struct dentry *,const char *); 

16     int (*mkdir) (struct inode *,struct dentry *,int); 

17     int (*rmdir) (struct inode *,struct dentry *); 

18     ... 

19  }
Struct Inode

 

  每个文件存在两个计数器:i_count 与 i_nlink,即引用计数与硬链接计数。结构体 inode 中的 i_count 用于跟踪文件被访问的数量,而 i_nlink 则是上述使用 ls -l 等命令查看到的文件硬链接数。或者说 i_count 跟踪文件在内存中的情况,而 i_nlink 则是磁盘计数器。当文件被删除时,则 i_nlink 先被设置成 0。文件的这两个计数器使得 Linux 系统升级或程序更新变的容易。系统或程序可在不关闭的情况下(即文件 i_count 不为 0),将新文件以同样的文件名进行替换,新文件有自己的 inode 及 data block,旧文件会在相关进程关闭后被完整的删除。

  ⑤在 Linux 中除进程之外一切皆是文件。

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