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Linux下直接发送以太包 -
winsen2009:
谢谢分享,如果能再来一个列子就更好了,刚接触看完还是不懂的用
UNPv1_r3读书笔记: SCTP编程
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来源:http://yfydz.cublog.cn
1. 前言 inode是类Unix系统的文件系统的基本索引方法,每个文件都对应一个inode,再通过inode找到文件中的实际数据,因此根据文件路径名找到具体的inode节点就是一个很重要的处理步骤。系统会缓存用过的每个文件或目录对应的dentry结构, 从该结构可以指向相应的inode, 每次打开文件, 都会最终对应到文件的inode,中间查找过程称为namei。 本文介绍Linux下的路径到文件指针的转换过程,内核版本为2.6.19.2。 虚拟文件系统的转换源代码在fs/namei.c中,具体和文件系统相关的部分在fs/*/namei.c文件中。 2. 引子 由于这种转换是一个中间过程,在具体分析namei处理前,先看看系统的调用顺序是如何进入转换的: 当用户空间程序用open系统调用打开一个文件时,内核对应的处理是sys_open: /* fs/open.c */ asmlinkage long sys_open(const char __user *filename, int flags, int mode) { long ret; if (force_o_largefile()) flags |= O_LARGEFILE; ret = do_sys_open(AT_FDCWD, filename, flags, mode); /* avoid REGPARM breakage on x86: */ prevent_tail_call(ret); return ret; } 真正的打开函数是do_sys_open: /* fs/open.c */ // dfd为AT_FDCWD long do_sys_open(int dfd, const char __user *filename, int flags, int mode) { // 通过该函数将用户空间的文件名传递到内核 // tmp是一个cache类的动态内存空间,用于保存文件路径名 // char *tmp = getname(filename); int fd = PTR_ERR(tmp); if (!IS_ERR(tmp)) { // 获取一个未使用的文件描述符, 和inode无关 fd = get_unused_fd(); if (fd >= 0) { // 打开文件,将文件名转换为文件结构 struct file *f = do_filp_open(dfd, tmp, flags, mode); if (IS_ERR(f)) { put_unused_fd(fd); fd = PTR_ERR(f); } else { fsnotify_open(f->f_dentry); fd_install(fd, f); } } putname(tmp); } return fd; } // 文件打开 static struct file *do_filp_open(int dfd, const char *filename, int flags, int mode) { int namei_flags, error; // 注意这是结构而不是指针 struct nameidata nd; namei_flags = flags; if ((namei_flags+1) & O_ACCMODE) namei_flags++; // 根据文件名得到nameidata, nd作为namei空间保存结果 error = open_namei(dfd, filename, namei_flags, mode, &nd); if (!error) // 成功, nameidata再转换为file指针 return nameidata_to_filp(&nd, flags); return ERR_PTR(error); } 因此重点函数是open_namei函数, 实现了从文件名到inode的转换, 也是namei的处理入口. 在分析open_namei前, 再分析一下getname, 这用到了kmem_cache来处理的: // 文件名转换, 从用户空间拷贝到内核空间 /* fs/namei.c */ char * getname(const char __user * filename) { char *tmp, *result; result = ERR_PTR(-ENOMEM); /* include/linux/fs.h */ // __getname和__putname的定义,实际就是内核cache的分配和释放 // #define __getname() kmem_cache_alloc(names_cachep, SLAB_KERNEL) // #define __putname(name) kmem_cache_free(names_cachep, (void *)(name)) // 这里实际是分配names的cache, 该cache定义为 // names_cachep = kmem_cache_create("names_cache", PATH_MAX, 0, // SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL, NULL); tmp = __getname(); if (tmp) { // cache分配成功 // 进入实际操作函数 int retval = do_getname(filename, tmp); // 要返回结果指向cache result = tmp; if (retval < 0) { // 操作失败,释放cache,返回错误 __putname(tmp); result = ERR_PTR(retval); } } // 编译内核时如果没有设置CONFIG_AUDITSYSCALL, 则audit_getname为空 // 审计系统调用结果 audit_getname(result); return result; } static int do_getname(const char __user *filename, char *page) { int retval; unsigned long len = PATH_MAX; if (!segment_eq(get_fs(), KERNEL_DS)) { if ((unsigned long) filename >= TASK_SIZE) return -EFAULT; if (TASK_SIZE - (unsigned long) filename < PATH_MAX) len = TASK_SIZE - (unsigned long) filename; } // 将用户空间提供的文件名拷贝到cache中 retval = strncpy_from_user(page, filename, len); if (retval > 0) { if (retval < len) return 0; return -ENAMETOOLONG; } else if (!retval) retval = -ENOENT; return retval; } 3. namei相关数据结构 /* include/linux/namei.h */ struct nameidata { // 路径点 struct dentry *dentry; // 虚拟系统挂接点 struct vfsmount *mnt; // 路径名中的最后的文件名或目录名 struct qstr last; unsigned int flags; int last_type; // 目录深度 unsigned depth; char *saved_names[MAX_NESTED_LINKS + 1]; // 9 /* Intent data */ // 相关数据 union { // 包含打开的文件的指针 struct open_intent open; } intent; }; struct open_intent { // 标志 int flags; // 创建模式 int create_mode; // 文件指针 struct file *file; }; // 路径结构, 属于中间处理结构, 将文件系统挂接点和dentry捆绑在一起而已 struct path { struct vfsmount *mnt; struct dentry *dentry; }; /* include/linux/dcache.h */ // 文件目录项, 在系统cache中 struct dentry { atomic_t d_count; unsigned int d_flags; /* protected by d_lock */ spinlock_t d_lock; /* per dentry lock */ struct inode *d_inode; /* Where the name belongs to - NULL is * negative */ /* * The next three fields are touched by __d_lookup. Place them here * so they all fit in a cache line. */ struct hlist_node d_hash; /* lookup hash list */ struct dentry *d_parent; /* parent directory */ struct qstr d_name; struct list_head d_lru; /* LRU list */ /* * d_child and d_rcu can share memory */ union { struct list_head d_child; /* child of parent list */ struct rcu_head d_rcu; } d_u; struct list_head d_subdirs; /* our children */ struct list_head d_alias; /* inode alias list */ unsigned long d_time; /* used by d_revalidate */ struct dentry_operations *d_op; struct super_block *d_sb; /* The root of the dentry tree */ void *d_fsdata; /* fs-specific data */ #ifdef CONFIG_PROFILING struct dcookie_struct *d_cookie; /* cookie, if any */ #endif int d_mounted; unsigned char d_iname[DNAME_INLINE_LEN_MIN]; /* small names */ }; /* include/linux/fs.h */ // 文件结构 struct file { /* * fu_list becomes invalid after file_free is called and queued via * fu_rcuhead for RCU freeing */ union { struct list_head fu_list; struct rcu_head fu_rcuhead; } f_u; // 文件的dentry struct dentry *f_dentry; // 虚拟文件系统挂接点 struct vfsmount *f_vfsmnt; // 文件操作 const struct file_operations *f_op; atomic_t f_count; unsigned int f_flags; mode_t f_mode; loff_t f_pos; struct fown_struct f_owner; unsigned int f_uid, f_gid; struct file_ra_state f_ra; unsigned long f_version; #ifdef CONFIG_SECURITY void *f_security; #endif /* needed for tty driver, and maybe others */ void *private_data; #ifdef CONFIG_EPOLL /* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */ struct list_head f_ep_links; spinlock_t f_ep_lock; #endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */ struct address_space *f_mapping; }; 4. namei操作 4.1 open_namei /* fs/namei.c */ /* * open_namei() * * namei for open - this is in fact almost the whole open-routine. * * Note that the low bits of "flag" aren't the same as in the open * system call - they are 00 - no permissions needed * 01 - read permission needed * 10 - write permission needed * 11 - read/write permissions needed * which is a lot more logical, and also allows the "no perm" needed * for symlinks (where the permissions are checked later). * SMP-safe */ int open_namei(int dfd, const char *pathname, int flag, int mode, struct nameidata *nd) { int acc_mode, error; struct path path; struct dentry *dir; int count = 0; // #define ACC_MODE(x) ("\000\004\002\006"[(x)&O_ACCMODE]) // 审计模式 acc_mode = ACC_MODE(flag); /* O_TRUNC implies we need access checks for write permissions */ // 截断标志, 基本上需要写权限, 除非要截断的长度实际大于文件本身长度 if (flag & O_TRUNC) acc_mode |= MAY_WRITE; /* Allow the LSM permission hook to distinguish append access from general write access. */ // 添加标志, 也是需要写权限 if (flag & O_APPEND) acc_mode |= MAY_APPEND; /* * The simplest case - just a plain lookup. */ // 不需要创建文件 if (!(flag & O_CREAT)) { // 直接找pathname的dentry和挂接点, 结果填在nd中 error = path_lookup_open(dfd, pathname, lookup_flags(flag), nd, flag); if (error) return error; goto ok; } /* * Create - we need to know the parent. */ // 创建文件的dentry和挂接点, 数据填到nd中 error = path_lookup_create(dfd,pathname,LOOKUP_PARENT,nd,flag,mode); if (error) return error; /* * We have the parent and last component. First of all, check * that we are not asked to creat(2) an obvious directory - that * will not do. */ error = -EISDIR; // 检查nameidata结构中的last参数是否合法 if (nd->last_type != LAST_NORM || nd->last.name[nd->last.len]) goto exit; // 文件项dentry dir = nd->dentry; // 去掉查询父目录标志 nd->flags &= ~LOOKUP_PARENT; mutex_lock(&dir->d_inode->i_mutex); // 填充path参数, 又根据nd的信息搜索一次当前的缓存的dentry // 不过dir与path.dentry难道不相同么? path.dentry = lookup_hash(nd); path.mnt = nd->mnt; do_last: // 检查path.entry是否合法 error = PTR_ERR(path.dentry); if (IS_ERR(path.dentry)) { mutex_unlock(&dir->d_inode->i_mutex); goto exit; } // 检查nd->intent.open.file是否合法, 这是最终要返回的文件指针 if (IS_ERR(nd->intent.open.file)) { mutex_unlock(&dir->d_inode->i_mutex); error = PTR_ERR(nd->intent.open.file); goto exit_dput; } /* Negative dentry, just create the file */ if (!path.dentry->d_inode) { // 创建新文件的inode, 然后返回 error = open_namei_create(nd, &path, flag, mode); if (error) goto exit; return 0; } // 现在是打开已经存在的文件 /* * It already exists. */ mutex_unlock(&dir->d_inode->i_mutex); audit_inode_update(path.dentry->d_inode); error = -EEXIST; // O_EXCL标志是只必须打开的是不存在的文件, 文件已存在时错误 if (flag & O_EXCL) goto exit_dput; if (__follow_mount(&path)) { error = -ELOOP; if (flag & O_NOFOLLOW) goto exit_dput; } error = -ENOENT; if (!path.dentry->d_inode) goto exit_dput; // 如果dentry的具体FS的实现中定义了follow_link操作, 转 // 不过大多数FS的实现中都没有定义该函数 if (path.dentry->d_inode->i_op && path.dentry->d_inode->i_op->follow_link) goto do_link; // 从路径中的dentry和mnt信息赋值到nameidata path_to_nameidata(&path, nd); error = -EISDIR; // 如果是一个目录, 返回错误 if (path.dentry->d_inode && S_ISDIR(path.dentry->d_inode->i_mode)) goto exit; ok: // 对nd中的dentry及其inode进行打开前的错误检查 error = may_open(nd, acc_mode, flag); if (error) goto exit; return 0; // 下面是错误处理, 释放掉已分配的资源, 返回错误 exit_dput: dput_path(&path, nd); exit: if (!IS_ERR(nd->intent.open.file)) release_open_intent(nd); path_release(nd); return error; // 处理符号连接, 找到实际文件的inode,然后重新循环, 要注意回环情况的错误处理 do_link: error = -ELOOP; if (flag & O_NOFOLLOW) goto exit_dput; /* * This is subtle. Instead of calling do_follow_link() we do the * thing by hands. The reason is that this way we have zero link_count * and path_walk() (called from ->follow_link) honoring LOOKUP_PARENT. * After that we have the parent and last component, i.e. * we are in the same situation as after the first path_walk(). * Well, almost - if the last component is normal we get its copy * stored in nd->last.name and we will have to putname() it when we * are done. Procfs-like symlinks just set LAST_BIND. */ // 设置查找LOOKUP_PARENT标志 nd->flags |= LOOKUP_PARENT; error = security_inode_follow_link(path.dentry, nd); if (error) goto exit_dput; // 处理符号链接 error = __do_follow_link(&path, nd); if (error) { /* Does someone understand code flow here? Or it is only * me so stupid? Anathema to whoever designed this non-sense * with "intent.open". */ release_open_intent(nd); return error; } nd->flags &= ~LOOKUP_PARENT; // 检查最后一段文件或目录名的属性情况 if (nd->last_type == LAST_BIND) goto ok; error = -EISDIR; if (nd->last_type != LAST_NORM) goto exit; if (nd->last.name[nd->last.len]) { __putname(nd->last.name); goto exit; } error = -ELOOP; // 出现回环标志: 循环超过32次 if (count++==32) { __putname(nd->last.name); goto exit; } dir = nd->dentry; mutex_lock(&dir->d_inode->i_mutex); // 更新路径的挂接点和dentry path.dentry = lookup_hash(nd); path.mnt = nd->mnt; __putname(nd->last.name); goto do_last; } 4.2 path_lookup_open和path_lookup_create 这两个函数找到路径名对应的挂接点和dentry结构, 赋值到nameidata结构中, create时如果文件不存在, 建立新文件: /** * path_lookup_open - lookup a file path with open intent * @dfd: the directory to use as base, or AT_FDCWD * @name: pointer to file name * @lookup_flags: lookup intent flags * @nd: pointer to nameidata * @open_flags: open intent flags */ int path_lookup_open(int dfd, const char *name, unsigned int lookup_flags, struct nameidata *nd, int open_flags) { return __path_lookup_intent_open(dfd, name, lookup_flags, nd, open_flags, 0); } /** * path_lookup_create - lookup a file path with open + create intent * @dfd: the directory to use as base, or AT_FDCWD * @name: pointer to file name * @lookup_flags: lookup intent flags * @nd: pointer to nameidata * @open_flags: open intent flags * @create_mode: create intent flags */ static int path_lookup_create(int dfd, const char *name, unsigned int lookup_flags, struct nameidata *nd, int open_flags, int create_mode) { return __path_lookup_intent_open(dfd, name, lookup_flags|LOOKUP_CREATE, nd, open_flags, create_mode); } 这两个函数都是调用__path_lookup_intent_open, 只是参数不同,create中加入了LOOKUP_CREATE标志和create_mode: static int __path_lookup_intent_open(int dfd, const char *name, unsigned int lookup_flags, struct nameidata *nd, int open_flags, int create_mode) { // 找一个空闲的文件指针 struct file *filp = get_empty_filp(); int err; // 找不到返回错误, 文件表溢出了 if (filp == NULL) return -ENFILE; // 在nameidate中填充打开的文件参数, 这是最终会返回的文件指针 nd->intent.open.file = filp; nd->intent.open.flags = open_flags; nd->intent.open.create_mode = create_mode; // 进行具体的路径查找, name是路径名 err = do_path_lookup(dfd, name, lookup_flags|LOOKUP_OPEN, nd); // 先检查nd->intent.open.file而不是err if (IS_ERR(nd->intent.open.file)) { // 打开的文件指针错误 if (err == 0) { // do_path_lookup已经成功了, 释放path, err重新设置为错误值 err = PTR_ERR(nd->intent.open.file); path_release(nd); } } else if (err != 0) release_open_intent(nd); return err; } // 路径查找 /* Returns 0 and nd will be valid on success; Retuns error, otherwise. */ static int fastcall do_path_lookup(int dfd, const char *name, unsigned int flags, struct nameidata *nd) { int retval = 0; int fput_needed; struct file *file; // 文件系统指针从进程中获取 struct fs_struct *fs = current->fs; // 缺省情况last_type为绝对路径, 以"/"开头的格式 nd->last_type = LAST_ROOT; /* if there are only slashes... */ nd->flags = flags; nd->depth = 0; // 下面只是用于增加某些变量的使用计数值, get是增加,put是减少 if (*name=='/') { // 绝对路径格式 read_lock(&fs->lock); if (fs->altroot && !(nd->flags & LOOKUP_NOALT)) { // 检查是否更改了root, 即用chroot // 增加altrootmnt的使用计数, 其为一vfsmount结构指针 nd->mnt = mntget(fs->altrootmnt); nd->dentry = dget(fs->altroot); read_unlock(&fs->lock); if (__emul_lookup_dentry(name,nd)) goto out; /* found in altroot */ read_lock(&fs->lock); } // 增加rootmnt的使用计数然后赋值到nd中 nd->mnt = mntget(fs->rootmnt); // 增加根的dentry的使用计数然后赋值到nd中 nd->dentry = dget(fs->root); read_unlock(&fs->lock); } else if (dfd == AT_FDCWD) { // 从sys_open调用来的话会到这里, 表示从当前工作目录的路径开始的相对路径 read_lock(&fs->lock); // 增加pwdmnt使用计数然后赋值到nd中 nd->mnt = mntget(fs->pwdmnt); // 增加pwd使用计数然后赋值到nd中 nd->dentry = dget(fs->pwd); read_unlock(&fs->lock); } else { struct dentry *dentry; // 轻量级的路径查找, fd不是共享的话不会增加引用计数 file = fget_light(dfd, &fput_needed); retval = -EBADF; if (!file) goto out_fail; dentry = file->f_dentry; retval = -ENOTDIR; if (!S_ISDIR(dentry->d_inode->i_mode)) goto fput_fail; // 检查文件的执行权限 retval = file_permission(file, MAY_EXEC); if (retval) goto fput_fail; // 增加f_vfsmnt的使用计数 nd->mnt = mntget(file->f_vfsmnt); nd->dentry = dget(dentry); // 轻量级释放 fput_light(file, fput_needed); } // 清空总链接数 current->total_link_count = 0; // 变量路径表查询, 核心函数 retval = link_path_walk(name, nd); out: if (likely(retval == 0)) { // 在大部分情况下都会执行到这,能正确打开路径 if (unlikely(!audit_dummy_context() && nd && nd->dentry && nd->dentry->d_inode)) audit_inode(name, nd->dentry->d_inode); } out_fail: return retval; fput_fail: fput_light(file, fput_needed); goto out_fail; } do_path_lookup调用的核心函数是link_path_walk: /* * Wrapper to retry pathname resolution whenever the underlying * file system returns an ESTALE. * * Retry the whole path once, forcing real lookup requests * instead of relying on the dcache. */ int fastcall link_path_walk(const char *name, struct nameidata *nd) { // 先备份一下 struct nameidata save = *nd; int result; /* make sure the stuff we saved doesn't go away */ dget(save.dentry); mntget(save.mnt); result = __link_path_walk(name, nd); if (result == -ESTALE) { // ESTALE是失效的文件句柄错误 // 用备份的nameidate重新恢复, 设置LOOKUP_REVAL标志后重新查询 *nd = save; dget(nd->dentry); mntget(nd->mnt); nd->flags |= LOOKUP_REVAL; result = __link_path_walk(name, nd); } dput(save.dentry); mntput(save.mnt); return result; } 真正的名称解析函数__link_path_walk: /* * Name resolution. * This is the basic name resolution function, turning a pathname into * the final dentry. We expect 'base' to be positive and a directory. * * Returns 0 and nd will have valid dentry and mnt on success. * Returns error and drops reference to input namei data on failure. */ static fastcall int __link_path_walk(const char * name, struct nameidata *nd) { struct path next; struct inode *inode; int err; unsigned int lookup_flags = nd->flags; // 去掉起始多余的"/", 同时也说明系统可以允许你输入多个"/"而不报错 while (*name=='/') name++; // 空路径 if (!*name) goto return_reval; // 路径对应的inode inode = nd->dentry->d_inode; if (nd->depth) lookup_flags = LOOKUP_FOLLOW | (nd->flags & LOOKUP_CONTINUE); /* At this point we know we have a real path component. */ for(;;) { // 循环处理,每个循环提取文件路径的一个目录名, '/'分隔 unsigned long hash; struct qstr this; unsigned int c; nd->flags |= LOOKUP_CONTINUE; // 检查文件权限, 包括读写执行权限, 用户/组/其他权限, 返回0为合法 err = exec_permission_lite(inode, nd); if (err == -EAGAIN) // EAGAIN表示该inode正在被操作, 检查其执行权限 // 而对于普通文件检查结果将是错误 err = vfs_permission(nd, MAY_EXEC); // 出错中断循环 if (err) break; // 填充quickstring结构 this.name = name; // name的第一个字符的数值 c = *(const unsigned char *)name; // 计算文件名的hash, 不包括'/' hash = init_name_hash(); do { name++; hash = partial_name_hash(c, hash); c = *(const unsigned char *)name; } while (c && (c != '/')); // 目录(如果有的话)的名称长度 this.len = name - (const char *) this.name; // hash this.hash = end_name_hash(hash); /* remove trailing slashes? */ // c为0表示是最后的具体文件名了 if (!c) goto last_component; // 跳过中间的'/' while (*++name == '/'); // 到名称尾, 说明文件名最后一个字符是'/' if (!*name) goto last_with_slashes; /* * "." and ".." are special - ".." especially so because it has * to be able to know about the current root directory and * parent relationships. */ // 如果第一个字符是'.' if (this.name[0] == '.') switch (this.len) { default: // 是一个一'.'开头的文件或目录名称 break; case 2: // 第2 个字符不是".", 是普通文件或路径名 if (this.name[1] != '.') break; // 以".."开头, 是父目录, 更新nd为父目录nameidata数据, inode相应更新重新循环 follow_dotdot(nd); inode = nd->dentry->d_inode; /* fallthrough */ case 1: // 以'.'开头的当前目录, 忽略, 重新循环 continue; } /* * See if the low-level filesystem might want * to use its own hash.. */ // 底层FS实现中有自己的HASH算法 if (nd->dentry->d_op && nd->dentry->d_op->d_hash) { err = nd->dentry->d_op->d_hash(nd->dentry, &this); if (err < 0) break; } /* This does the actual lookups.. */ // 根据文件/目录名进行具体的查找 err = do_lookup(nd, &this, &next); if (err) break; err = -ENOENT; // inode更新为本级文件目录的inode inode = next.dentry->d_inode; // 找不到inode, 转错误处理 if (!inode) goto out_dput; err = -ENOTDIR; if (!inode->i_op) goto out_dput; if (inode->i_op->follow_link) { // 处理符号链接, 在其中考虑了递归互相链接的异常处理 err = do_follow_link(&next, nd); if (err) goto return_err; err = -ENOENT; // 更新inode为实际的inode inode = nd->dentry->d_inode; if (!inode) break; err = -ENOTDIR; if (!inode->i_op) break; } else // nd中得到下一级路径信息 path_to_nameidata(&next, nd); err = -ENOTDIR; if (!inode->i_op->lookup) break; // 继续循环找下一目录文件名称 continue; /* here ends the main loop */ // 最后的文件名了, 处理和前面类似 last_with_slashes: // 最后一个字符是'/', 是一个目录 lookup_flags |= LOOKUP_FOLLOW | LOOKUP_DIRECTORY; last_component: /* Clear LOOKUP_CONTINUE iff it was previously unset */ nd->flags &= lookup_flags | ~LOOKUP_CONTINUE; if (lookup_flags & LOOKUP_PARENT) goto lookup_parent; if (this.name[0] == '.') switch (this.len) { default: break; case 2: // 文件名不是"..", 继续 if (this.name[1] != '.') break; // 文件名是"..", 到父目录 follow_dotdot(nd); inode = nd->dentry->d_inode; /* fallthrough */ case 1: // 文件名就是".", 跳到返回处理 goto return_reval; } // 一般文件处理 // 底层FS实现中有自己的HASH算法 if (nd->dentry->d_op && nd->dentry->d_op->d_hash) { err = nd->dentry->d_op->d_hash(nd->dentry, &this); if (err < 0) break; } // 查找最后的文件名 err = do_lookup(nd, &this, &next); if (err) break; inode = next.dentry->d_inode; if ((lookup_flags & LOOKUP_FOLLOW) && inode && inode->i_op && inode->i_op->follow_link) { err = do_follow_link(&next, nd); if (err) goto return_err; inode = nd->dentry->d_inode; } else // 更新nameidata中的mnt, dentry值 path_to_nameidata(&next, nd); err = -ENOENT; if (!inode) break; if (lookup_flags & LOOKUP_DIRECTORY) { err = -ENOTDIR; if (!inode->i_op || !inode->i_op->lookup) break; } goto return_base; lookup_parent: // 复制当前quickstring结构this信息到nd的last中 // 类型为LAST_NORM nd->last = this; nd->last_type = LAST_NORM; if (this.name[0] != '.') goto return_base; if (this.len == 1) nd->last_type = LAST_DOT; else if (this.len == 2 && this.name[1] == '.') nd->last_type = LAST_DOTDOT; else goto return_base; return_reval: // 返回 /* * We bypassed the ordinary revalidation routines. * We may need to check the cached dentry for staleness. */ if (nd->dentry && nd->dentry->d_sb && (nd->dentry->d_sb->s_type->fs_flags & FS_REVAL_DOT)) { err = -ESTALE; /* Note: we do not d_invalidate() */ if (!nd->dentry->d_op->d_revalidate(nd->dentry, nd)) break; } return_base: return 0; out_dput: dput_path(&next, nd); break; } // 到这里属于出错了 path_release(nd); return_err: return err; } /* * It's more convoluted than I'd like it to be, but... it's still fairly * small and for now I'd prefer to have fast path as straight as possible. * It _is_ time-critical. */ static int do_lookup(struct nameidata *nd, struct qstr *name, struct path *path) { struct vfsmount *mnt = nd->mnt; // 从系统缓存的dentry的hash表中查找父dentry是nd->dentry, 名称为name的dentry struct dentry *dentry = __d_lookup(nd->dentry, name); // 没找到dentry, 进行真正从存储硬盘中查找 if (!dentry) goto need_lookup; // 需要进行revalidate操作时先进行validate操作 if (dentry->d_op && dentry->d_op->d_revalidate) goto need_revalidate; done: // 找到, 填充path参数: 挂接点mnt和目录项dentry path->mnt = mnt; path->dentry = dentry; __follow_mount(path); return 0; need_lookup: // 进行真正的查找, 不过read_lookup会重新调用__d_lookup, 找不到才调用底层的fs实现去查找 // 好象是重复操作了 // real_lookup中的操作才反映了各个fs底层和相关标志的区别处理 dentry = real_lookup(nd->dentry, name, nd); if (IS_ERR(dentry)) goto fail; goto done; need_revalidate: // 进行validate操作 dentry = do_revalidate(dentry, nd); if (!dentry) goto need_lookup; if (IS_ERR(dentry)) goto fail; goto done; fail: return PTR_ERR(dentry); } /* * This is called when everything else fails, and we actually have * to go to the low-level filesystem to find out what we should do.. * * We get the directory semaphore, and after getting that we also * make sure that nobody added the entry to the dcache in the meantime.. * SMP-safe */ static struct dentry * real_lookup(struct dentry * parent, struct qstr * name, struct nameidata *nd) { struct dentry * result; struct inode *dir = parent->d_inode; mutex_lock(&dir->i_mutex); /* * First re-do the cached lookup just in case it was created * while we waited for the directory semaphore.. * * FIXME! This could use version numbering or similar to * avoid unnecessary cache lookups. * * The "dcache_lock" is purely to protect the RCU list walker * from concurrent renames at this point (we mustn't get false * negatives from the RCU list walk here, unlike the optimistic * fast walk). * * so doing d_lookup() (with seqlock), instead of lockfree __d_lookup */ // 查找缓存中的dentry项 result = d_lookup(parent, name); if (!result) { // 没找到, 新建dentry项 struct dentry * dentry = d_alloc(parent, name); result = ERR_PTR(-ENOMEM); if (dentry) { // 调用inode的查找操作, 这是和具体文件系统相关 result = dir->i_op->lookup(dir, dentry, nd); if (result) // 失败, 释放dentry dput(dentry); else // 成功, 找到的dentry作为结果返回 result = dentry; } mutex_unlock(&dir->i_mutex); return result; } /* * Uhhuh! Nasty case: the cache was re-populated while * we waited on the semaphore. Need to revalidate. */ // 在缓存中找到dentry项, 进行validate操作 mutex_unlock(&dir->i_mutex); if (result->d_op && result->d_op->d_revalidate) { result = do_revalidate(result, nd); if (!result) result = ERR_PTR(-ENOENT); } return result; } 小结一下函数调用顺序: path_lookup_open path_lookup_create | | V V __path_lookup_intent_open | V do_path_lookup | V link_path_walk | V __link_path_walk | V do_lookup | V real_lookup 这些函数操作都属于虚拟文件系统操作, 对所有类型的文件系统都适用, 而从各个FS的具体实现才能看出差异和相关标志的作用. 4.3 open_namei_create static int open_namei_create(struct nameidata *nd, struct path *path, int flag, int mode) { int error; // nd当前的dentry struct dentry *dir = nd->dentry; if (!IS_POSIXACL(dir->d_inode)) mode &= ~current->fs->umask; error = vfs_create(dir->d_inode, path->dentry, mode, nd); mutex_unlock(&dir->d_inode->i_mutex); dput(nd->dentry); nd->dentry = path->dentry; if (error) return error; /* Don't check for write permission, don't truncate */ return may_open(nd, 0, flag & ~O_TRUNC); } 4.4 path_to_nameidata // 将路径参数赋值到nameidata结构中 static inline void path_to_nameidata(struct path *path, struct nameidata *nd) { // 释放原来的目录项 dput(nd->dentry); // 如果挂接点也不同,释放掉原来的 if (nd->mnt != path->mnt) mntput(nd->mnt); // 将新路径参数赋值到nameidata结构中 nd->mnt = path->mnt; nd->dentry = path->dentry; } 5. 结论 打开文件时, 目的是要生成一个struct file的结构的指针, 该结构中有相关文件名的名称, dentry指针, 挂接点文件系统等信息, 而struct nameidata作为一个中间过程结构保存相关的处理结果, 最终返回需要的文件信息。
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