本文主要對(duì)Linux網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)的注冊(cè)與掛載過程進(jìn)行分析

一、簡(jiǎn)介

Linux中“萬物皆文件”，socket在Linux中對(duì)應(yīng)的文件系統(tǒng)叫Sockfs，每創(chuàng)建一個(gè)socket，就在sockfs中創(chuàng)建了一個(gè)特殊的文件，同時(shí)創(chuàng)建了sockfs文件系統(tǒng)中的inode，該inode唯一標(biāo)識(shí)當(dāng)前socket的通信。

本文的重點(diǎn)放在sockfs文件系統(tǒng)的注冊(cè)和掛載流程上，以后會(huì)對(duì)socket的底層來龍去脈進(jìn)行詳細(xì)地分析與記錄。

二、三個(gè)核心結(jié)構(gòu)體

1、結(jié)構(gòu)file_system_type

file_system_type結(jié)構(gòu)體代表Linux內(nèi)核的各種文件系統(tǒng)，每一種文件系統(tǒng)必須要有自己的file_system_type結(jié)構(gòu)，用于描述具體的文件系統(tǒng)的類型，如ext4對(duì)應(yīng)的ext4_fs_type，struct file_system_type結(jié)構(gòu)體如所示：

如struct file_system_type * next結(jié)構(gòu)體成員，所有文件系統(tǒng)的file_system_type結(jié)構(gòu)形成一個(gè)鏈表，在fs/filesystem.c中有一個(gè)全局的文件系統(tǒng)變量變量

在Linux內(nèi)核中sock_fs_type結(jié)構(gòu)定義代表了sockfs的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，如下所示：

2、結(jié)構(gòu) vfs 掛載與結(jié)構(gòu)掛載

每當(dāng)一個(gè)文件系統(tǒng)被安裝時(shí)，就會(huì)有一個(gè)vfsmount結(jié)構(gòu)和mount被創(chuàng)建，mount代表該文件系統(tǒng)的一個(gè)安裝實(shí)例，比較舊的內(nèi)核版本中mount和vfsmount的成員都在vfsmount里，現(xiàn)在Linux內(nèi)核將vfsmount改作mount結(jié)構(gòu)體，并將mount中mnt_root， mnt_sb， mnt_flags成員移到vfsmount結(jié)構(gòu)體中了。這樣使得vfsmount的內(nèi)容更加精簡(jiǎn)，在很多情況下只需要傳遞vfsmount而已。struct vfsmount如下：

對(duì)于每一個(gè)mount的文件系統(tǒng)都有一個(gè)vfsmount結(jié)構(gòu)來表示，sockfs安裝時(shí)的vfsmount定義如下所示：

結(jié)構(gòu)掛載如下：

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三、sockfs文件系統(tǒng)的注冊(cè)

Linux內(nèi)核初始化時(shí)，執(zhí)行sock_init（）函數(shù)登記sockfs，sock_init（）函數(shù)如下：

注冊(cè)函數(shù)：

注冊(cè)函數(shù)中的find函數(shù)如下，for循環(huán)一開始的file_systems變量就是上面說的注冊(cè)文件系統(tǒng)使用到的全局變量指針，strncmp去比較file_system_type的第一項(xiàng)name（文件系統(tǒng)名）是否和將要注冊(cè)的文件系統(tǒng)名字相同，如果相同返回的P就是指向同名file_system_type結(jié)構(gòu)的指針，如果沒找到則指向NULL。

在返回register_filesystem函數(shù)后，判斷返回值，如果找到重復(fù)的則返回EBUSY錯(cuò)誤，如果沒找到重復(fù)的，就把當(dāng)前要注冊(cè)的文件系統(tǒng)掛到尾端file_system_type的next指針上，串聯(lián)進(jìn)鏈表，至此一個(gè)文件系統(tǒng)模塊就注冊(cè)好了。

四、sockfs文件系統(tǒng)的安裝

在上面的sock_init（）函數(shù)中的sock_mnt = kern_mount（&sock_fs_type）開始進(jìn)行安裝。kern_mount函數(shù)主要用于那些沒有實(shí)體介質(zhì)的文件系統(tǒng)，該函數(shù)主要是獲取文件系統(tǒng)的super_block對(duì)象與根目錄的inode與dentry對(duì)象，并將這些對(duì)象加入到系統(tǒng)鏈表。kern_mount宏如下所示：

kern_mount_data如下：

調(diào)用：vfs_kern_mount

vfs_kern_mount函數(shù)調(diào)用mount_fs獲取該文件系統(tǒng)的根目錄的dentry，同時(shí)也獲取super_block，具體實(shí)現(xiàn)如下：

其中type->mount（）繼續(xù)調(diào)用了sockfs的回調(diào)函數(shù)sockfs_mount

以上函數(shù)進(jìn)行超級(jí)塊、根root、根dentry相關(guān)的創(chuàng)建及初始化操作，其中上面的s->s_d_op =dops就說指向了sockfs_ops結(jié)構(gòu)體，也就是該sockfs文件系統(tǒng)的struct super_block的函數(shù)操作集指向了sockfs_ops。

該函數(shù)表對(duì)sockfs文件系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)和目錄提供了具體的操作函數(shù)，后面涉及到的sockfs文件系統(tǒng)的重要操作均會(huì)到該函數(shù)表中查找到對(duì)應(yīng)的操作函數(shù)，例如Linux內(nèi)核在創(chuàng)建socket節(jié)點(diǎn)時(shí)會(huì)查找sockfs_ops的alloc_inode函數(shù)， 從而調(diào)用sock_alloc_indode函數(shù)完成socket以及inode節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建。