- 作者: 陈孝松
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一般的Linux书籍都是先讲解进程和内存相关的知识，但我想先讲解文件系统。第一，因为我就是做文件系统的，更擅长这一块，其他模块的内容我还要再去好好看看书，毕竟不能误人子弟嘛；第二，是因为文件系统模块更接近于用户态，是相对比较好理解的内容（当然想深入还是要下大功夫的），由文件系统入手比较适合初学者。
虚拟文件系统英文全称Virtual file system，缩写为VFS，又称为虚拟文件切换系统（virtual filesystem switch）。所有的文件系统都要先经过虚拟文件系统层，虚拟文件系统相当于制定了一套规则，如果你想写一个新的文件系统，只需要遵守这套规则就可以了。
VFS虽然是用C语言写的，但使用了面向对象的设计思路。
索引节点包含了操作文件和目录时的全部信息，也定义在include/linux/fs.h。也不需要背，用到时查一下就可以。
/*
* 将“struct inode”中的大多数已读字段和经常访问的字段（特别是用于RCU路径查找和“stat”数据的字段）放在前面。
*/
struct inode {
umode_t i_mode; // 访问权限
unsigned short i_opflags;
kuid_t i_uid; // 使用者的id
kgid_t i_gid; // 使用组的id
unsigned int i_flags; // 文件系统标志
#ifdef CONFIG_FS_POSIX_ACL
struct posix_acl *i_acl;
struct posix_acl *i_default_acl;
#endif
const struct inode_operations *i_op; // 索引节点操作表
struct super_block *i_sb; // 相关的超级块
struct address_space *i_mapping; // 相关的地址映射
#ifdef CONFIG_SECURITY
void *i_security; // 安全模块
#endif
/* 统计数据，不在路径遍历中访问 */
unsigned long i_ino; // 索引节点号
/*
* 文件系统只能直接读取 i_nlink。它们应该使用以下函数进行修改:
*
* (set|clear|inc|drop)_nlink
* inode_(inc|dec)_link_count
*/
union {
const unsigned int i_nlink; // 硬链接数
unsigned int __i_nlink;
};
dev_t i_rdev; // 实际设备标识符
loff_t i_size; // 大小，单位: 字节
struct timespec64 i_atime; // 最后访问时间
struct timespec64 i_mtime; // 最后修改时间
struct timespec64 __i_ctime; /* 使用 inode_*_ctime accessors ! 最后改变时间 */
spinlock_t i_lock; /* 保护 i_blocks, i_bytes, 还有 i_size，自旋锁 */
unsigned short i_bytes; // 使用的字节数
u8 i_blkbits; // 以位为单位的块大小
u8 i_write_hint;
blkcnt_t i_blocks; // 文件的块数
#ifdef __NEED_I_SIZE_ORDERED
seqcount_t i_size_seqcount; // 对 i_size 进行串行计数
#endif
/* Miscellaneous 杂项 */
unsigned long i_state; // 状态标志
struct rw_semaphore i_rwsem;
unsigned long dirtied_when; /* 第一次弄脏时的 jiffies 值，第一次弄脏数据的时间 */
unsigned long dirtied_time_when;
struct hlist_node i_hash; // 散列表
struct list_head i_io_list; /* 后备设备 IO 列表 */
#ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
struct bdi_writeback *i_wb; /* 关联的 cgroup wb */
/* 外来 inode 检测，参见 wbc_detach_inode() */
int i_wb_frn_winner;
u16 i_wb_frn_avg_time;
u16 i_wb_frn_history;
#endif
struct list_head i_lru; /* inode LRU list，Least Recently Used 最近最少使用链表 */
struct list_head i_sb_list; // 超级块链表
struct list_head i_wb_list; /* 后备设备回写列表 */
union {
struct hlist_head i_dentry; // 目录项链表
struct rcu_head i_rcu;
};
atomic64_t i_version; // 版本号
atomic64_t i_sequence; /* see futex */
atomic_t i_count; // 引用计数
atomic_t i_dio_count;
atomic_t i_writecount; // 写者计数
#if defined(CONFIG_IMA) || defined(CONFIG_FILE_LOCKING)
atomic_t i_readcount; /* struct files open RO */
#endif
union {
const struct file_operations *i_fop; /* former ->i_op->default_file_ops，默认的索引节点操作 */
void (*free_inode)(struct inode *);
};
struct file_lock_context *i_flctx;
struct address_space i_data; // 设备地址映射
struct list_head i_devices; // 块设备链表
union {
struct pipe_inode_info *i_pipe; // 管道信息
struct cdev *i_cdev; // 字符设备驱动
char *i_link;
unsigned i_dir_seq;
};
__u32 i_generation;
#ifdef CONFIG_FSNOTIFY
__u32 i_fsnotify_mask; /* 该 inode 关心的所有事件 */
struct fsnotify_mark_connector __rcu *i_fsnotify_marks;
#endif
#ifdef CONFIG_FS_ENCRYPTION
struct fscrypt_info *i_crypt_info;
#endif
#ifdef CONFIG_FS_VERITY
struct fsverity_info *i_verity_info;
#endif
void *i_private; /* 文件系统或设备的私有指针 */
} __randomize_layout;