Лабораторный практикум по курсу "Операционные системы"
Драйвер создается из следующих компонентов, принадлежащих каталогу исходных текстов файловой системы или каталогу исходных текстов VFS:
1.Описание суперблока файловой системы - include/linux/type_fs.h описывает информацию в том виде, в каком она хранится на диске, include/linux/type_fs_sb.h содержит описание структуры, которая добавляется к стандартной структуре ядра, описывающей суперблок.
2.Описание inode - include/linux/type_fs_i.h содержит описание структуры inode на диске и структуры, которая добавляется к стандартной структуре ядра, описывающей inode.
3.Основной include файл - include/linux/type_fs.h.
4.Исходные тексты функций работы с inode - fs/fstype/inode.c. Структура inode_operations
используется для операций c inode функциями VFS.
5.Исходные тексты функций работы с объектами файловой системы разных типов – файлами, каталогами, символьными ссылками и т.д. - fs/fstype/file.c, dir.c, symlink.c и т.д. Структуры типа struct file_operations используется для этих операций функциями VFS.
6.Операции, управляющие распределением и освобождением inode и блоков хранения данных - fs/fstype/bitmap.c
7.Операции с inode, связанные с именами, такие как создание и удаление имени, относящегося к inode, переименование и т.п.
Во время подключения файловой системы fstype_read_super заполняет структуру super_block информацией, полученной с поддерживаемого устройства. Поле s_op структуры содержит указатель на fstype_sops, используемый кодом VFS для выполнения операций над суперблоком.
Отключение происходит с помощью do_umount, включающем запуск fstype_put_super.
При доступе к файлу, fstype_read_inode заполняет общую системную inode структуру полями из fstype_inode. Поле inode.i_op заполняется указателями на реализации функций обработки inode для данной файловой системы.
Рассмотрение пунктов проще всего произвести на примере. Используем для этого файловую систему Minix.
Модули драйвера файловой системы Minix
Описание суперблока файловой системы
Формат хранения суперблока файловой системы на внешнем носителе содержится в файле include/linux/minix_fs.h. Суперблок содержит общую информацию о файловой системе – число файловых дескрипторов и т.д.
struct minix_super_block { __u16 s_ninodes; __u16 s_nzones; __u16 s_imap_blocks; __u16 s_zmap_blocks;
__u16 s_firstdatazone; __u16 s_log_zone_size; __u32 s_max_size;
Учебно-исследовательская лаборатория «Информационные технологии» 153
Лабораторный практикум по курсу "Операционные системы"
__u16 s_magic; __u16 s_state; __u32 s_zones;
};
При монтировании файловой системы в ядре создается суперблок VFS для управления файловой системой. Его формат определен в файле linux/fs.h
struct super_block { |
|
struct list_head |
s_list; |
kdev_t |
s_dev; |
unsigned long |
s_blocksize; |
unsigned char |
s_blocksize_bits; |
unsigned char |
s_dirt; |
… |
|
union { |
|
struct minix_sb_info struct ext2_sb_info struct ext3_sb_info struct msdos_sb_info
…
} u;
};
minix_sb; ext2_sb; ext3_sb; msdos_sb;
Одним из полей структуры является объединение (union u;), предназначенное для хранения информации, зависимой от конкретного типа файловой системы. Состав и формат этих данных определяются в файле include/linux/ minix_fs_sb.h
struct minix_sb_info {
unsigned long s_ninodes; unsigned long s_nzones; unsigned long s_imap_blocks; unsigned long s_zmap_blocks; unsigned long s_firstdatazone; unsigned long s_log_zone_size; unsigned long s_max_size;
int s_dirsize; int s_namelen; int s_link_max;
struct buffer_head ** s_imap; struct buffer_head ** s_zmap;
154 Учебно-исследовательская лаборатория «Информационные технологии»
Лабораторный практикум по курсу "Операционные системы"
struct buffer_head * s_sbh; struct minix_super_block * s_ms; unsigned short s_mount_state; unsigned short s_version;
};
Описание индексного дескриптора (inode)
Файл include/linux/minix_fs_i.h должен содержит описание структуры, которая добавляется к стандартной структуре ядра, описывающей индексный дескриптор.
struct minix_inode_info { union {
__u16 i1_data[16]; __u32 i2_data[16];
} u;
};
Основной файл заголовков
Основной файл заголовков include/linux/minix_fs.h содержит следующие элементы
-определения констант, используемых при работе с файловой системой;
-описание формата хранения индексного дескриптора на диске struct minix2_inode {
__u16 i_mode; |
// права доступа |
|
__u16 i_nlinks; |
// число жестких ссылок (имен) |
|
__u16 i_uid; |
// идентификатор владельца |
|
__u16 i_gid; |
//идентификатор группового владельца |
|
__u32 i_size; |
// размер |
|
__u32 |
i_atime; |
// время последнего доступа |
__u32 |
i_mtime; |
// время последнего изменения inode |
__u32 |
i_ctime; |
// время последнего изменения данных |
__u32 |
i_zone[10]; |
// описания расположения файла на ВН |
};
-описание формата хранения суперблока файловой системы на внешнем носителе (как мы уже сказали выше);
-описание формата хранения записи о дочернем объекта в директории (обратите внимание: в директории хранится только имя объекта файловой системы и номер его индексного дескриптора, все остальное хранится в индексном дескрипторе)
struct minix_dir_entry { __u16 inode;
Учебно-исследовательская лаборатория «Информационные технологии» 155
Лабораторный практикум по курсу "Операционные системы"
char name[0];
};
-прототипы всех функций работы с файловой системой, которые могут потребоваться подсистеме VFS;
-объявление структур, содержащих адреса функций работы с элементами файловой системы; эти структуры объявляются в файлах include/linux/file.c, include/linux/dir.c, include/linux/namei.c, используются при присвоении значений полям индексного дескриптора VFS: inode->i_op (операции над inode) и inode->f_op (операции над объектом файловой системы; впоследствии указанные поля используются подсистемой VFS для вызова функций чтения/записи файла и т.д.;
extern struct inode_operations minix_file_inode_operations; extern struct inode_operations minix_dir_inode_operations; extern struct file_operations minix_file_operations;
extern struct file_operations minix_dir_operations; extern struct dentry_operations minix_dentry_operations;
Исходные тексты функций работы с индексным дескриптором
Файл fs/minix/inode.c содержит определение функций работы с индексным дескриптором (создание, удаление, чтение, запись и т.д.), функции для работы с суперблоком и определение структуры, в которой эти функции регистрируются.
static struct super_operations minix_sops = { read_inode: minix_read_inode, write_inode: minix_write_inode, delete_inode: minix_delete_inode, put_super: minix_put_super, write_super: minix_write_super, statfs: minix_statfs, remount_fs: minix_remount,
};
Также в данном файле определены функции блочного ввода-вывода и структура с их перечислением.
static struct address_space_operations minix_aops = { readpage: minix_readpage,
writepage: minix_writepage, sync_page: block_sync_page, prepare_write: minix_prepare_write, commit_write: generic_commit_write, bmap: minix_bmap
};
156 Учебно-исследовательская лаборатория «Информационные технологии»