file_operation这个关键的数据结构在那个头文件中?

kj501 · 发表于 2004-7-30 10:45:13

1.fd怎么会标识文件打开的模式？你是上那里得来的知识。fd只是用户进程中用来标识用户打开了第几个文件的索引而已。一个用户进程打开了第n个文件，返回的fd就是n-1。这和打开的模式有什么关系？
3.int 0x80是系统调用的入口地址，也就是一个开放给用户的软中断的入口地址。它的实现过程和中断一样。

home_king · 发表于 2004-7-30 12:04:29

最初由 sybaselu 发表
1。用户态用open()打开后返回fd（文件描述符）， fd是标识一个文件被打开的模式，因为一个文件可以本不同的用户以不同的方式打开，fd用于找出在系统打开表和用户进程打开表中的标识，标明用户不同的操作方式对文件！
2。斑竹提到系统调用“asmlinkage datatype _sys_open(parameter table)”用/fs/open.c实现，可是open.c是个编译单位c源码，而asmlinkage datatype _sys_open()这是个函数，而且有带参数啊！这是咋回事？为什么系统调用的实现不放在一个目录下，这样不更清晰吗？
3。指令int ox80是中断服务程序的入口地址吗？由他转向中断子程序处理表，如果是，要不要还乘四个字节呢？

内核结构精密巧妙，很多不惑之处恰恰是其精髓之处而非其错漏，请多加思考领悟。

1.相关数据结构

我最后认真说一次文件描述符以及系统打开文件表的关系，希望你能体会。
操作系统的引擎在于进程，它统率着用户态所有的行为。
进程控制块task_struct则是描述进程的数据结构，由内核进行维护，我们观察用户态的open()系统调用，最好的观察角度就是调用前后对task_struct的影响。

请看task_struct这个数据结构与文件相关的一个成员files_struct：

[b][color=green]/*include/linux/sched.h*/[/color][/b]
struct task_struct{
...
/* open file information */
[b][color=red]struct files_struct *files;[/color][/b]
...
}

复制代码

这个files_struct，顾名思义，就是进程所打开的文件描述结构指针。
再看看这个指针所指向的数据结构吧。

[b][color=green]/*include/linux/file.h*/[/color][/b]
struct files_struct {
atomic_t count;
spinlock_t file_lock; /* Protects all the below members. Nests inside tsk->alloc_lock */
int max_fds;
int max_fdset;
int next_fd;
[b][color=red]struct file ** fd;[/color][/b] [b][color=green]/*指向文件对象的指针数组*/[/color][/b]
fd_set *close_on_exec;
fd_set *open_fds;
fd_set close_on_exec_init;
fd_set open_fds_init;
struct file * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT];
};

复制代码

如注释，fd成员指向文件对象，也就是系统打开文件对象。
所谓文件对象，就是struct file结构，请看它的源码。

[b][color=green]/*include/linux/sched.h*/[/color][/b]
struct file {
struct list_head f_list;
struct dentry *f_dentry;
struct vfsmount *f_vfsmnt;
[b][color=red]struct file_operations *f_op;[/color][/b]
atomic_t f_count;
unsigned int f_flags;
mode_t f_mode;
int f_error;
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;
void *f_security;
/* 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;
};

复制代码

它的成员f_op就是文件操作函数了。

2.关联原理
好了，清楚了这些数据结构的关系，我们再看看操作流程吧，也就是说，它们之间究竟是如何被关联起来的。

sys_open()的内部大概流程：
1.get_unused_fd()找到进程未用的文件描述符fd
2filp_open()调用dentry_open()，根据open_namei找到的dentry结构，在内核数据区构造出一个file结构。
3.fd_install()关联这个file以及fd
4.最终sys_open()返回fd

[b][color=green]/*include/linux/fs.h*/[/color][/b]
struct inode {
...
[b][color=red]struct file_operations *i_fop; /* former ->i_op->default_file_ops */[/color][/b]
...
};
/*根据文件的dentry项构造file结构*/
struct file *dentry_open(struct dentry *dentry, struct vfsmount *mnt, int flags)
{
...
[b][color=red]f->f_op = fops_get(inode->i_fop);[/b][/color] [color=green][b]/*从此可见，dentry_open用inode->i_fop填充file结构的f_op*/[/b][/color]
...
}

复制代码

总结：
用户态：文件描述符fd是一个小整数(只是1，2这样的数字而已)，它通过进程控制块的files_struct的成员struct file ** fd索引系统打开文件对象file。

内核态：系统打开文件对象file是根据inode生成的由内核维护的数据结构，它包含了对文件的操作函数。

home_king · 发表于 2004-7-30 12:13:47

至于中断，我也再说一次。

int 0x80是指令，是软中断触发指令。它本身并不是什么入口地址！
触发了中断后，系统会根据int 0x80传递的参数从系统调用表中找到入口地址，然后执行这个入口地址指向的中断服务例程。

ps：请兄弟多看源码来思考，研读内核，前提当然是看源码拉。

home_king · 发表于 2004-7-30 12:52:12

open()这个名字是提供给标准C库的接口名字而已。
sys_open()则是内核的中断服务例程。

它们两者通过宏封装关联。

sybaselu · 发表于 2004-8-2 21:17:42

1：那为什么不用fopen(), fclose(), fwrite()
2: fd的作用是用open()打开后使想其他的系统调用作为参数使用，如：read(int fd....), write(int fd, ....),能在系统或进程打开表中找到打开的文件
3: user process: read(), open(), write()－－－－－－－－>
   system call: sys_open(), sys_read(), sys_write------->
   VFS: vop_open(), vop_read(), vop_write()------------->
   ext2/UFS/ext3 file system:ext3_open(), ext3_read(), ext3_write()--------------------->

sybaselu · 发表于 2004-8-2 21:23:58

4:进程间如何切换, 线程间如何切换?
5:描述用户进程的tast_struct 在哪里?在linux中他整合了proc , user数据结构吗, 不再分常驻内存和磁盘.
6:什么叫做缓存区队列(framebuffer quenue)?
7:统一缓存器快存:UBC-----united buffer cache

home_king · 发表于 2004-8-3 11:09:48

在回答之前，我想问兄弟两件事。

首先，你明白我上次的回帖吗？如果明白，可以谈谈你的思考；如果不明白，可以就此提出疑问。像兄弟这样，每次都抛开上次的问题和我的回帖不顾，而屡问新问题，我很难知道兄弟是否理解，而且，我个人也觉得很不尊重回帖者的脑力劳动。不知道兄弟有看过我的短消息了吗？

最初由 sybaselu 发表
usr/src/linux-2.6.6/kernel/drivers/mdeida/video/saa7134目录下有如下组成部分:
xxx.c, xxx.h, kconfig, makefiel文件组成, 其中在makfile中如下:
saa7134-objs :=saa7134-cards.o saa7134-core.o saa7134-i2c.o
saa7134-oss.o saa7134-ts.o 等等
obj-$CONFIG_VIDEO_SAA7134+=saa7134.o saa6752hs.o
这里我不明白的是:变量config_video_saa7134在哪里定义的, 整个文件的意思是什么!(是不是最后在/lib/modules/kernel/2.6.6/drivers/media/video/saa7134/下面生成saa7134.ko和saa6752hs.ko两个驱动, 还是取决于在内核中的编译情况?), 而且我发现在/drivers/下面每个设备的目录下面都是有这样的部分组成的!即:xxx.c+xxx.h+kconfig+makefile. 我现在正着手研究linux下的驱动程序的编写!
生成xxx.ko或xxx.o驱动并不要求xxx.c源代码中一定有一个关键的数据结构的子程序具体的实现代码如
typedef struct file_operation{
int (*seek)(struct inode *, struct file *)
int (*open)(struct inode *, struct file *)
int (*close)(struct inode *, struct file *)
int (*ioctl)(struct inode *, struct file *)
int (*write)(struct inode *, struct file *)
int (*read)(struct inode *, struct file *)
int (*fnasyc)(struct inode *, struct file *)
这个关键的数据结构在那个头文件中?
向版主报告

最初由 sybaselu 发表
磁盘分区上的文件系统中的格局如下:
引导块--(内核和引导参数?)--超级块---inode---数据;
1 :这里的inode存放的时系统上所有文件的inode吗?就是说文件数据和inode 是分开存放的!
2: 如果是所有的文件都存放在这里, 他们存放间有没有想目录样有层次关系?
3:我不太明白inode中的struct semaphore    i_sem;
                  struct rw_semaphore i_allc_sem;
的意思?
                  struct file_operation  *i_fop在inode 中从当什么作用?以及 struct inode_operations *i_op
4:"这个宏把系统调用展开为含有int 0x80的汇编代码，int 0x80就是软中断(系统门)，"这个斑竹能否进步解释呢?迫切想知道来龙去脉
先问这么多吧!

最初由 sybaselu 发表
1。用户态用open()打开后返回fd（文件描述符）， fd是标识一个文件被打开的模式，因为一个文件可以本不同的用户以不同的方式打开，fd用于找出在系统打开表和用户进程打开表中的标识，标明用户不同的操作方式对文件！
2。斑竹提到系统调用“asmlinkage datatype _sys_open(parameter table)”用/fs/open.c实现，可是open.c是个编译单位c源码，而asmlinkage datatype _sys_open()这是个函数，而且有带参数啊！这是咋回事？为什么系统调用的实现不放在一个目录下，这样不更清晰吗？
3。指令int ox80是中断服务程序的入口地址吗？由他转向中断子程序处理表，如果是，要不要还乘四个字节呢？

最初由 sybaselu 发表
1：那为什么不用fopen(), fclose(), fwrite()
2: fd的作用是用open()打开后使想其他的系统调用作为参数使用，如：read(int fd....), write(int fd, ....),能在系统或进程打开表中找到打开的文件
3: user process: read(), open(), write()－－－－－－－－>
   system call: sys_open(), sys_read(), sys_write------->
   VFS: vop_open(), vop_read(), vop_write()------------->
   ext2/UFS/ext3 file system:ext3_open(), ext3_read(), ext3_write()--------------------->

从最初的问题到最后，兄弟你自己看看，它们之间有关联吗？很明显，离题了，每个旧问题在没有解决的情况下，兄弟旁征博引，又提问新问题，我个人觉得这样的效率是不可取的。

第二，你提出的问题究竟哪些是问题，哪些是你的理解呢？我个人感觉你总是把问题和自己的理解混在一起，这样不但不利于我的解答，也可见你的思维有点混乱。而且，我发现，兄弟你之所以有很多问题，或许因为你还没有重视思考，思考问题之间的核心点及共通点。

最初由 sybaselu 发表
4:进程间如何切换, 线程间如何切换?
5:描述用户进程的tast_struct 在哪里?在linux中他整合了proc , user数据结构吗, 不再分常驻内存和磁盘.
6:什么叫做缓存区队列(framebuffer quenue)?
7:统一缓存器快存:UBC-----united buffer cache

在下说话向来直率，还望包涵。我的目的只有一个，就是想让兄弟们学好知识。

提问是一种技巧，好的提问有利于交流双方的互动。
就一事论一事，否则永远不能谈在点子上。

sybaselu · 发表于 2004-8-3 13:46:14

我今天才看到斑竹的建议!因为前几天我一直没权限法帖!
我说的是这几点:
1. 我确实是将我所理解的与问题一起提出,目的是想知道我的理解是否正确!
2. 其实我一直在紧扣上次的提问啊!没有偏题
3. 如果一个问题一直想不通,得不到解,那么我就试着换一个角度提出来!这样或许柳暗花明有一村!豁然开朗,不是吗?
4.还是要谢过斑竹得用心良苦!

home_king · 发表于 2004-8-3 14:44:57

最初由 sybaselu 发表
我今天才看到斑竹的建议!因为前几天我一直没权限法帖!
我说的是这几点:
1. 我确实是将我所理解的与问题一起提出,目的是想知道我的理解是否正确!
2. 其实我一直在紧扣上次的提问啊!没有偏题
3. 如果一个问题一直想不通,得不到解,那么我就试着换一个角度提出来!这样或许柳暗花明有一村!豁然开朗,不是吗?
4.还是要谢过斑竹得用心良苦!

1.最好不要这样做。这样的安排是混乱的，至少不便于解答者的阅读，希望以后能分开来写

2.的确有点偏题，比如驱动程序与文件系统，内存管理在逻辑上并不存在太大的关联，可考虑发新帖来提问，这样做便于分流

3.换个角度可以，但是否也可以参考解答者的思路来换呢？

4.兄弟可有对解答内容熟阅并思考过呢？很多问题就在解答中。
比如说，你提问为什么不用fopen()呢？
我已经提及：

其实系统调用就是软中断，也几乎是用户和内核打交道的唯一途径。为了屏蔽它的复杂性以及提高平台的可移植性，系统调用都被标准C函数库(Glibc)进行外封装，这种封装其实就是一组预处理宏(放在头文件中，这也是使用系统调用就必须得包含其头文件的原因)，这组宏充当着内核态与用户态的转换器。这个宏把系统调用展开为含有int 0x80的汇编代码，int 0x80就是软中断(系统门)，随即内核响应中断，进入内核态。

略思考可知，既然系统调用是唯一接口，而系统调用中只有一个sys_open函数，那么C标准库提供的*open类函数当然都使用系统门调用sys_open函数，只不过fopen的用户缓冲读写方式不一样罢了(换言之，在用户区的缓冲不一样)，它们的实质都一样。

再者，你问及task_struct在哪？
我也早说过：

进程控制块task_struct则是描述进程的数据结构，由内核进行维护。

易知，task_struct放在内核数据区。

5.再提醒一下，提问前自己首先要看源码。
我每次在源码注解都留下该源码文件的路径，兄弟为什么不从该文件看看源码呢？比如说task_struct这个数据结构，就可以在以下文件找到。看看它，就知道它包含了什么内容。

/*include/linux/sched.h*/

所有的提问都应该建基于你对源码的疑问，而不是纯粹的凭空发问。这里毕竟是源码研读版区嘛，前提当然是你自己必须读。

home_king · 发表于 2004-8-4 15:11:01

还是回答你提问的进程调度问题吧。这是一个很复杂的问题(不亚于NUMA虚存的复杂度，这两者是2.6内核的亮点！)。

众所周知，2.6内核在进程调度方面有了质的飞跃。我目前还不能从很深的层次来总结这一点。

先给出一篇很有参考价值的文章：
Linux 2.6 调度系统分析
http://www-900.ibm.com/developer ... kn26sch/index.shtml

相比之下，2.4内核的调度系统更简单。
Linux 2.4 调度系统分析
http://www-900.ibm.com/developer ... -k24sch/index.shtml

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