（莱昂氏unix源代码分析导读-41）文件系统树状结构的形成

                                                        

                             By cszhao1980

我们现在对inode有了一定的了解，正如前面所说，inode记录的信息比较靠近文件的物

理存储。那末，文件系统的树状结构是如何实现的呢？

 

答案就是“目录”。首先需要强调的是，目录也是一种文件，它也拥有与普通文件相同

的inode结构。所不同的是其文件内容——逻辑上，我们可以把目录文件的内容看作一个

“目录项数组”，它由若干“目录项”构成，一个目录项对应于该目录内的一个文件，

共16个words（显然，1个块可容纳32个目录项），包含1个1 6位“i n o d e”表指针，以及

一个1 4个字符组成的名字。显然，inode指针即指向该文件的inode，而名字即该文件（或

目录）的名字。如果您对unix比较熟悉的话，您会知道，一个目录中比如含有的两个目录项：

当前目录（“.”）和父目录（“..”）。通过这种方式，目录就形成了文件系统树的一个结点，

从而形成了文件系统的树状结构。

 

而目录的inode结构中的i_size1记录的就是其文件总长度，即目录项总长度，而目录项的

个数 = i_size1/16。

 

显然，当新建一个文件时，需要在其父目录的目录项中添加一项；而删除文件时，需要从

其父目录的目录项里将该文件的目录项删除——删除时，只需将inode指针置0即可（这些

目录项被称为空目录项，可以用于分配）。

 

namei(func, flag)用来搜索目录，返回执行文件的inode指针，它有两个参数：

1.        func：一个函数指针，每次调用该函数都将得到一个char，通过多次调用可获得一个字符串，而

该字符串为一个“路径名”；

    

2.        flag：搜索目的

（1）0：“搜索”；

（2）1：请求在父目录项中添加该文件的目录项；

（3）2：请求在父目录中删除该文件的目录项。

 

对不同的搜索目的，namei的处理也有不同，比如，对一般的搜索目的，用户只需要对路径中每

个节点目录拥有“EXEC”权限，而“添加”、“删除”目的，则还需要在父目录中拥有“WRITE”权限。

 

namei的实现透露了很多有趣的信息：

1.        进程的u结构里定义了很多相关的结构，如：

（1）         u_cdir——指向“当前目录”的inode结构；

（2）         u_dbuf[DIRSIZ]——用来暂存读到的文件（目录）名；

（3）         u_offset[0~1]——记录当前读到的文件位置（偏移），单位是byte。由两个word模拟一个32位

                  的偏移量，u_offset[0]为高16位，u_offset[1]为低16位；

（4）         u_dirp和u_dent用来暂存搜索到的路径结点：

        0430: char *u_dirp;

 

0431: struct {

0432:      int u_ino;                            // inode指针

0433:      char u_name[DIRSIZ];      //文件名

0434: } u_dent;  

 

        即如果成功匹配，则u_dent中记录的是指定文件在其父目录里的目录项。

    

2.        访问一个文件的inode的典型方法如下：

（1）从根目录（或当前目录）出发，读取其内容；

（2）搜索其目录项，匹配路径的下个结点名字，获取该结点的inode；

（3）继续向下搜寻，直到获取最终文件的inode。

 

3.        当搜索目的是“删除文件”时：

           匹配成功的话，返回值为父目录的inode。

 

4.        当搜索目的是“添加文件”时：

（1）如果在父目录中已经有同名的文件，则返回该文件的inode；

（2）否则，表示可以添加，则返回NULL，且

1） u_pdir设置为父目录的inode；

2） u_offset[1]设置为文件内容的displacement，可以作为目录项起始地址来设置新加目录项；

   

 其代码比较令人费解，如下所示：

7603:    if(flag==1 && c=='\0') {

7604:         if(access(dp, IWRITE))

7605:              goto out;

7606:         u.u_pdir = dp;

7607:         if(eo)

7608:              u.u_offset[1] = eo-DIRSIZ-2; else

7609:              dp->i_flag =| IUPD;

7610:         return(NULL);

 

难懂的是7609行：

i.      为什么不设置u_offset[1]？

ii.     父目录inode为何要设置IUPD标志？

 

          很简单，当eo为0时，表示此时没有空目录项可用，所以需要扩大父目录的“目录项数组”。

i.     此时，offset[1]其实正好指向了“目录项数组”后面可以用于分配新目录项的位置；

ii.    父目录需要扩大“目录项数组”，即文件需要修改，故要设置IUPD标志。

 

 

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