Linux 虚拟系统文件交换器剖析

dentry 对象由 dentry 结构定义（在 ./linux/include/fs/dcache.h 中）.它由许多元素组成,这些元素在文件系统和物理数据中跟踪条目之间的关系（比如文件名）.图 5 展示了 dentry 对象的简化图示.dentry 引用 super_block,super_block 定义包含该对象的特定文件系统实例.接下来是该对象的父 dentry（父目录）,其后是包含在一个列表中的子 dentry（如果该对象刚好是一个目录的话）.然后,为 dentry 定义操作（比如 hash、compare、delete 和 release 等等）.接着定义对象的名称,在这里名称保存在 dentry 中而不是 inode 中.,提供一个到 VFS inode 的引用.

图 5. dentry 对象的简化表示

注意,dentry 对象仅存在文件系统内存中,而不能储存在磁盘上.仅永久储存文件系统 inode,dentry 对象的目的是改善性能.您可以在 ./linux/include/dcache.h 中看到 dentry 的完整描述.

文件对象

在 Linux 系统中打开的每个文件都都存在一个 file 对象.这个对象为特定用户提供打开的实例的信息.图 6 提供了文件对象的简化视图.在图中可以看到,path 结构提供到 dentry 和 vfsmount 的引用.为每个文件定义了一组文件操作,常见的文件操作包括 open、close、read、write 和 flush 等.接着定义一组标志和权限（包括组和所有者）.,为特定文件实例定义状态数据,比如文件的当前偏移量. 拥有帝国一切，皆有可能。欢迎访问phome.net

图 6. 文件对象的简化表示

对象关系

我们已经查看了 VFS 层中的各种重要对象,现在我们通过一个图表展示它们之间的关系.到目前为止,我都是以一种自下而上的方式探索对象,现在我们采用自上而下方式,从用户透视图中考察对象（见 图 7）.

在顶层是打开的 file 对象,它由进程的文件描述符列表引用.file 对象引用 dentry 对象,后者引用 inode.inode 和 dentry 对象都引用底层的 super_block 对象.可能有多个文件对象引用同一个 dentry（当两个用户共享同一个文件时）.注意,在图 7 中一个 dentry 对象还引用另一个 dentry 对象.在这里,目录引用文件,而文件反过来引用特定文件的 inode.

图 7. VFS 中的主要对象之间的关系

VFS架构

VFS 的内部架构由一个调度层（提供文件系统抽象）和许多缓存（用于改善文件系统操作的性能）组成.这个小节探索内部架构和主要对象之间的交互（见图 8）.

图 8. VFS 层的高级视图

在 VFS 中动态管理的两个主要对象是 dentry 和 inode 对象.缓存这两个对象,以改善访问底层文件系统的性能.当打开一个文件时,dentry 缓存将被表示目录级别（目录级别表示路径）的条目填充.此外,还为该对象创建一个表示文件的 inode.使用散列表创建 dentry 缓存,并且根据对象名分配缓存.dentry 缓存的条目从 dentry_cache slab 分配器分配,并且在缓存存在压力时使用最近不使用（least-recently-used,LRU）算法删除条目.您可以在 ./linux/fs/dcache.c 和 ./linux/include/linux/dcache.h 中找到与 dentry 缓存相关的函数.

为了实现更快的查找速度,inode 缓存被实现为两个列表和一个散列表.第一个列表定义当前使用的 inode；第二个列表定义未使用的 inode.正在使用的 inode 还储存在散列表中.从 inode_cache slab 分配器分配单个 inode 缓存对象.您可以在 ./linux/fs/inode.c 和 ./linux/include/fs.h 中找到与 inode 缓存相关的函数.在现在的实现中,dentry 缓存支配着 inode 缓存.如果存在一个 dentry 对象,那么 inode 缓存中也将存在一个 inode 对象.查找是在 dentry 缓存中执行的,这将导致 inode 缓存中出现一个

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