昆明大型网站建设费用,苏州网站排名优化价格,抚顺市 网站建设,北京网站建设方案飞沐在文件系统中#xff0c;有三大缓冲为了提升效率#xff1a;inode缓冲区、dentry缓冲区、块缓冲。(内核#xff1a;2.4.37)一、inode缓冲区为了加快对索引节点的索引#xff0c;引入inode缓冲区#xff0c;下面我们看Linux/fs/inode.c代码。inode缓冲区代码1、一些数据结构…在文件系统中有三大缓冲为了提升效率inode缓冲区、dentry缓冲区、块缓冲。(内核2.4.37)一、inode缓冲区为了加快对索引节点的索引引入inode缓冲区下面我们看Linux/fs/inode.c代码。inode缓冲区代码1、一些数据结构之前已经说过有多个链表用于管理inode节点59 static LIST_HEAD(inode_in_use);60 static LIST_HEAD(inode_unused);61 static LIST_HEAD(inode_unused_pagecache);62 static struct list_head *inode_hashtable;63 static LIST_HEAD(anon_hash_chain); /* for inodes with NULL i_sb */inode_in_use正在使用的inode即有效的inodei_count 0且i_nlink 0。inode_unused有效的节点但是还没有使用处于空闲状态。(数据不在pagecache中)。inode_unused_pagecache同上。(数据在pagecache中)。inode_hashtable用于inode在hash表中提高查找效率。anon_hash_chain用于超级块是空的的inodes。例如sock_alloc()函数, 通过调用fs/inode.c中get_empty_inode()创建的套接字是一个匿名索引节点这个节点就加入到了anon_hash_chain链表。dirty用于保存超级块中的所有的已经修改的inodes。 76 struct inodes_stat_t inodes_stat;7778 static kmem_cache_t * inode_cachep;上面的两个字段inodes_stat记录inodes节点的状态。inode_cachep对inodes对象的缓存块。2、基本初始化初始化inode哈希表头和slab内存缓存块索引节点高速缓存的初始化是由inode_init()实现的现在看看下面代码1296 /*1297 * Initialize the hash tables.1298 */1299 void __init inode_init(unsigned long mempages) /* 参数表示inode缓存使用的物理页面数 */1300 {1301 struct list_head *head;1302 unsigned long order;1303 unsigned int nr_hash;1304 int i;1305 /* 下面的一段操作就是根据PAGE_SHIFTPAGE_SIZE给hash表分配空间 */1306 mempages (14 - PAGE_SHIFT);1307 mempages * sizeof(struct list_head);1308 for (order 0; ((1UL order) PAGE_SHIFT) mempages; order)1309 ;13101311 do {1312 unsigned long tmp;13131314 nr_hash (1UL order) * PAGE_SIZE /1315 sizeof(struct list_head);1316 i_hash_mask (nr_hash - 1);13171318 tmp nr_hash;1319 i_hash_shift 0;1320 while ((tmp 1UL) ! 0UL)1321 i_hash_shift;1322 /* inode_hashtable是一个全局变量用于hash表上面说过需要预定order页的内存作为inode-hash表使用 */1323 inode_hashtable (struct list_head *)1324 __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);1325 } while (inode_hashtable NULL --order 0);13261327 printk(KERN_INFO Inode cache hash table entries: %d (order: %ld, %ld bytes)\n,1328 nr_hash, order, (PAGE_SIZE order));1329 /* 如果分配不成功就失败 */1330 if (!inode_hashtable)1331 panic(Failed to allocate inode hash table\n);1332 /* 下面就是初始化每个inde-hash节点 */1333 head inode_hashtable;1334 i nr_hash;1335 do {1336 INIT_LIST_HEAD(head);1337 head;1338 i--;1339 } while (i);13401341 /* inode slab cache创建一个inode的slab缓存以后的inode缓存都从这个slab中进行分配 */1342 inode_cachep kmem_cache_create(inode_cache, sizeof(struct inode),1343 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN, init_once,1344 NULL);1345 if (!inode_cachep)1346 panic(cannot create inode slab cache);13471348 unused_inodes_flush_task.routine try_to_sync_unused_inodes;1349 }1350注意上面的逻辑说明两个问题1).  第一初始化inode_hashtable作为链表的头。2).  初始化inode的slab缓存也就是说如果我需要分配一个inode缓存在内存中那么都从这个inode_cachep中分配一个inode内存节点。然后统一加入到这个inode_hashtable中进行管理也就是所谓的创建inode slab分配器缓存。下面看看具体的缓存的分配过程先看init_once函数169 static void init_once(void * foo, kmem_cache_t * cachep, unsigned long flags)170 {171 struct inode * inode (struct inode *) foo;172173 if ((flags (SLAB_CTOR_VERIFY|SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR)) 174 SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR)175 inode_init_once(inode);176 }注意在上面的kmem_cache_create函数中执行的顺序是--- kmem_cache_create(里面重要的一步是cachep-ctor ctor; cachep-dtor dtor;)--- kmem_cache_alloc--- __kmem_cache_alloc--- kmem_cache_grow(里面一个重要设置是ctor_flags SLAB_CTOR_CONSTRUCTOR;)--- kmem_cache_init_objs里面会执行cachep-ctor(objp, cachep, ctor_flags);这样最终就跳转到上面的init_once函数中了在init函数中执行的是inode_init_once函数141 /*142 * These are initializations that only need to be done143 * once, because the fields are idempotent across use144 * of the inode, so let the slab aware of that.145 */146 void inode_init_once(struct inode *inode)147 {148 memset(inode, 0, sizeof(*inode));149 __inode_init_once(inode);150 }再看__inode_init_once函数152 void __inode_init_once(struct inode *inode)153 {154 init_waitqueue_head(inode-i_wait);155 INIT_LIST_HEAD(inode-i_hash);156 INIT_LIST_HEAD(inode-i_data.clean_pages);157 INIT_LIST_HEAD(inode-i_data.dirty_pages);158 INIT_LIST_HEAD(inode-i_data.locked_pages);159 INIT_LIST_HEAD(inode-i_dentry);160 INIT_LIST_HEAD(inode-i_dirty_buffers);161 INIT_LIST_HEAD(inode-i_dirty_data_buffers);162 INIT_LIST_HEAD(inode-i_devices);163 sema_init(inode-i_sem, 1);164 sema_init(inode-i_zombie, 1);165 init_rwsem(inode-i_alloc_sem);166 spin_lock_init(inode-i_data.i_shared_lock);167 }3、注意知道现在我们主要说了上面的两个基本的问题(红字部分)但是这只是一个框架而已对于具体的一个文件系统来说怎么个流程下面需要看看我们以最常见的ext2作为说明现在一个ext2类型的文件系统想要创建一个inode那么执行ext2_new_inode函数314 struct inode * ext2_new_inode (const struct inode * dir, int mode)315 {316 struct super_block * sb;317 struct buffer_head * bh;318 struct buffer_head * bh2;319 int group, i;320 ino_t ino;321 struct inode * inode;322 struct ext2_group_desc * desc;323 struct ext2_super_block * es;324 int err;325326 sb dir-i_sb;327 inode new_inode(sb); /* 创建一个inode节点这个函数就是在fs/inode.c中的new_inode函数 */328 if (!inode)329 return ERR_PTR(-ENOMEM);330331 lock_super (sb);332 es sb-u.ext2_sb.s_es;333 repeat:334 if (S_ISDIR(mode))335 group find_group_dir(sb, dir-u.ext2_i.i_block_group);336 else337 group find_group_other(sb, dir-u.ext2_i.i_block_group);338339 err -ENOSPC;340 if (group -1)341 goto fail;342343 err -EIO;344 bh load_inode_bitmap (sb, group);345 if (IS_ERR(bh))346 goto fail2;347348 i ext2_find_first_zero_bit ((unsigned long *) bh-b_data,349 EXT2_INODES_PER_GROUP(sb));350 if (i EXT2_INODES_PER_GROUP(sb))351 goto bad_count;352 ext2_set_bit (i, bh-b_data);353354 mark_buffer_dirty(bh);355 if (sb-s_flags MS_SYNCHRONOUS) {356 ll_rw_block (WRITE, 1, bh);357 wait_on_buffer (bh);358 }359360 ino group * EXT2_INODES_PER_GROUP(sb) i 1;361 if (ino EXT2_FIRST_INO(sb) || ino le32_to_cpu(es-s_inodes_count)) {362 ext2_error (sb, ext2_new_inode,363 reserved inode or inode inodes count - 364 block_group %d,inode%ld, group, ino);365 err -EIO;366 goto fail2;367 }368369 es-s_free_inodes_count 370 cpu_to_le32(le32_to_cpu(es-s_free_inodes_count) - 1);371 mark_buffer_dirty(sb-u.ext2_sb.s_sbh);372 sb-s_dirt 1;373 inode-i_uid current-fsuid;374 if (test_opt (sb, GRPID))375 inode-i_gid dir-i_gid;376 else if (dir-i_mode S_ISGID) {377 inode-i_gid dir-i_gid;378 if (S_ISDIR(mode))379 mode | S_ISGID;380 } else381 inode-i_gid current-fsgid;382 inode-i_mode mode;383384 inode-i_ino ino;385 inode-i_blksize PAGE_SIZE; /* This is the optimal IO size (for stat), not the fs block size */386 inode-i_blocks 0;387 inode-i_mtime inode-i_atime inode-i_ctime CURRENT_TIME;388 inode-u.ext2_i.i_state EXT2_STATE_NEW;389 inode-u.ext2_i.i_flags dir-u.ext2_i.i_flags ~EXT2_BTREE_FL;390 if (S_ISLNK(mode))391 inode-u.ext2_i.i_flags ~(EXT2_IMMUTABLE_FL|EXT2_APPEND_FL);392 inode-u.ext2_i.i_block_group group;393 ext2_set_inode_flags(inode);394 insert_inode_hash(inode); /* 将这个新的inode内存节点挂在hashtable中这个函数在fs/inode.c中的insert_inode_hash函数 */395 inode-i_generation event;396 mark_inode_dirty(inode);397398 unlock_super (sb);399 if(DQUOT_ALLOC_INODE(inode)) {400 DQUOT_DROP(inode);401 inode-i_flags | S_NOQUOTA;402 inode-i_nlink 0;403 iput(inode);404 return ERR_PTR(-EDQUOT);405 }406 ext2_debug (allocating inode %lu\n, inode-i_ino);407 return inode;408409 fail2:410 desc ext2_get_group_desc (sb, group, bh2);411 desc-bg_free_inodes_count 412 cpu_to_le16(le16_to_cpu(desc-bg_free_inodes_count) 1);413 if (S_ISDIR(mode))414 desc-bg_used_dirs_count 415 cpu_to_le16(le16_to_cpu(desc-bg_used_dirs_count) - 1);416 mark_buffer_dirty(bh2);417 fail:418 unlock_super(sb);419 make_bad_inode(inode);420 iput(inode);421 return ERR_PTR(err);422423 bad_count:424 ext2_error (sb, ext2_new_inode,425 Free inodes count corrupted in group %d,426 group);427 /* Is it really ENOSPC? */428 err -ENOSPC;429 if (sb-s_flags MS_RDONLY)430 goto fail;431432 desc ext2_get_group_desc (sb, group, bh2);433 desc-bg_free_inodes_count 0;434 mark_buffer_dirty(bh2);435 goto repeat;436 }这个函数比较复杂但是我们主要看327行和394行就是创建一个inode内存节点然后将这个inode插入inode_hashtable中这个函数具体的解释不再看了现在主要从这两个函数入手1). fs/inode.c中的new_inode函数创建一个inode内存节点964 struct inode * new_inode(struct super_block *sb)965 {966 static unsigned long last_ino;967 struct inode * inode;968969 spin_lock_prefetch(inode_lock);970971 inode alloc_inode(sb);/* 这个是主要的分配函数 */972 if (inode) {973 spin_lock(inode_lock);974 inodes_stat.nr_inodes; /* inode_stat是一个所有节点状态字段这里表明增加了一个新的inode */975 list_add(inode-i_list, inode_in_use); /* 将这个inode加入到正在使用的链表中inode_use链表 */976 inode-i_ino last_ino; /* 给这个inode分配一个inode号 */977 inode-i_state 0;978 spin_unlock(inode_lock);979 }980 return inode;981 }看看这个alloc_inode函数 80 static struct inode *alloc_inode(struct super_block *sb)81 {82 static struct address_space_operations empty_aops;83 static struct inode_operations empty_iops;84 static struct file_operations empty_fops;85 struct inode *inode;8687 if (sb-s_op-alloc_inode) /* 如果提供了自己的分配函数那么这个文件系统自己分配去~~~具体不多说 */88 inode sb-s_op-alloc_inode(sb);89 else {90 inode (struct inode *) kmem_cache_alloc(inode_cachep, SLAB_KERNEL);/* 这个就是通用的分配函数从我们初始化好的inode_cache中分配 */91 /* will die */92 if (inode)93 memset(inode-u, 0, sizeof(inode-u));94 }95 /* 下面初始化的东西就不多说了 */96 if (inode) {97 struct address_space * const mapping inode-i_data;9899 inode-i_sb sb;100 inode-i_dev sb-s_dev;101 inode-i_blkbits sb-s_blocksize_bits;102 inode-i_flags 0;103 atomic_set(inode-i_count, 1);104 inode-i_sock 0;105 inode-i_op empty_iops;106 inode-i_fop empty_fops;107 inode-i_nlink 1;108 atomic_set(inode-i_writecount, 0);109 inode-i_size 0;110 inode-i_blocks 0;111 inode-i_bytes 0;112 inode-i_generation 0;113 memset(inode-i_dquot, 0, sizeof(inode-i_dquot));114 inode-i_pipe NULL;115 inode-i_bdev NULL;116 inode-i_cdev NULL;117118 mapping-a_ops empty_aops;119 mapping-host inode;120 mapping-gfp_mask GFP_HIGHUSER;121 inode-i_mapping mapping;122 }123 return inode;124 }我们主要看87行和90行看了注释也就明白了第一种是文件系统也就是这个超级快提供了分配函数那么就这个文件系统按照自己的意愿去分配如果没有那么就是要用这个通用的分配函数inode (struct inode *) kmem_cache_alloc(inode_cachep, SLAB_KERNEL);这个函数其实很简单其实就是在我们已经初始化好的这个inode_cache中分配一个inode内存块出来。2). fs/inode.c中的insert_inode_hash函数将新的分配的inode插入到inode_hashtable中1166 void insert_inode_hash(struct inode *inode)1167 {1168 struct list_head *head anon_hash_chain; /* anon_hash_chain是代表没有超级块的inode链表(有些临时的inode无需超级块) */1169 if (inode-i_sb)1170 head inode_hashtable hash(inode-i_sb, inode-i_ino); /* 这个是正常的插入 */1171 spin_lock(inode_lock);1172 list_add(inode-i_hash, head);1173 spin_unlock(inode_lock);1174 }注意这个hash表其实就可以看做是一个数组链表组合体如图所示head inode_hashtable hash(inode-i_sb, inode-i_ino);这一行就是通过这个hash函数算出hash值找到这个inode应该放在哪一列。譬如定位到第三列那么第三列中的都是hash值相同的inode。然后所有的这列inode都是构成双向链表的。注意inode中的i_hash字段就做这个事的list_add(inode-i_hash, head);函数就是将hash值相同的inode构成双向链表。看一下这个具体的hash函数(inode.c中)1043 static inline unsigned long hash(struct super_block *sb, unsigned long i_ino)1044 {1045 unsigned long tmp i_ino ((unsigned long) sb / L1_CACHE_BYTES);1046 tmp tmp (tmp I_HASHBITS);1047 return tmp I_HASHMASK;1048 }OK上面的具体的inode创建和加入的流程基本清楚了。具体创建的过程是涉及到内存这一块的不多说了。4. 下面看看给一个怎么去找到一个inode涉及ilookup函数1102 struct inode *ilookup(struct super_block *sb, unsigned long ino)1103 {1104 struct list_head * head inode_hashtable hash(sb,ino);/* 获得hash值 */1105 struct inode * inode;11061107 spin_lock(inode_lock);1108 inode find_inode(sb, ino, head, NULL, NULL); /* 寻找inode */1109 if (inode) {1110 __iget(inode);1111 spin_unlock(inode_lock);1112 wait_on_inode(inode);1113 return inode;1114 }1115 spin_unlock(inode_lock);11161117 return inode;1118 }这个函数其实比较简单了首先还是获得这个inode的hash值定位然后开始finde_inode929 static struct inode * find_inode(struct super_block * sb, unsigned long ino, struct list_head *head, find_inode_t find_actor, void *opaque)930 {931 struct list_head *tmp;932 struct inode * inode;933934 repeat:935 tmp head;936 for (;;) {937 tmp tmp-next;938 inode NULL;939 if (tmp head) /*双向循环链表结束条件*/940 break;941 inode list_entry(tmp, struct inode, i_hash); /*获得链表中一个inode*/942 if (inode-i_ino ! ino) /*是否找到*/943 continue;944 if (inode-i_sb ! sb) /*是否合理是不是我需要的super_block中的inode*/945 continue;946 if (find_actor !find_actor(inode, ino, opaque)) /*这个是一个查找函数指针用户定义的一些规则是否满足*/947 continue;948 if (inode-i_state (I_FREEING|I_CLEAR)) { /*注意inode节点的状态如果是free或者clear那么等free之后再重新找*/949 __wait_on_freeing_inode(inode);950 goto repeat;951 }952 break;953 }954 return inode; /*返回找到的inode节点*/955 }上面函数最核心的本质不就是双向链表的查找么OK。最后关于inode怎么工作的将会在后面的分析ext2代码中在详细研究。