图 2-2 向内核注册的文件系统
VFS 中维护的另一个结构是挂装的文件系统(图 2-3)。这个结构提供当前挂装的文件系统(见 linux/include/linux/fs.h)。它链接下面讨论的超级块结构。
图 2-3 挂装的文件系统列表
超级块结构表示一个文件系统。它包含管理文件系统所需的信息,包括文件系统名称(比如 ext2)、文件系统的大小和状态、块设备的引用和元数据信息(比如空闲列表等等)。超级块通常存储在存储媒体上,但是如果超级块不存在,也可以实时创建它。可以在 ./linux/include/linux/fs.h 中找到超级块结构(图 2-4)。
图 2-4 超级块结构和 inode 操作
超级块中的一个重要元素是超级块操作的定义。这个结构定义一组用来管理这个文件系统中的 inode 的函数。例如,可以用alloc_inode 分配 inode,用 destroy_inode 删除 inode。可以用 read_inode 和 write_inode 读写 inode,用 sync_fs 执行文件系统同步。可以在 ./linux/include/linux/fs.h 中找到 super_operations 结构。每个文件系统提供自己的 inode 方法,这些方法实现操作并向 VFS 层提供通用的抽象。
inode 表示文件系统中的一个对象,它具有惟一标识符。各个文件系统提供将文件名映射为惟一 inode 标识符和 inode 引用的方法。图 2-5 显示 inode 结构的一部分以及两个相关结构。请特别注意 inode_operations 和 file_operations。这些结构表示可以在这个 inode 上执行的操作。inode_operations 定义直接在 inode 上执行的操作,而 file_operations 定义与文件和目录相关的方法(标准系统调用)。
inode 和目录缓存分别保存最近使用的 inode 和 dentry。注意,对于 inode 缓存中的每个 inode,在目录缓存中都有一个对应的 dentry。可以在 ./linux/include/linux/fs.h 中找到 inode 和 dentry 结构。
缓冲区缓存
除了各个文件系统实现(可以在 ./linux/fs 中找到)之外,文件系统层的底部是缓冲区缓存。这个组件跟踪来自文件系统实现和物理设备(通过设备驱动程序)的读写请求。为了提高效率,Linux 对请求进行缓存,避免将所有请求发送到物理设备。缓存中缓存最近使用的缓冲区(页面),这些缓冲区可以快速提供给各个文件系统。