文件系统加载过程.docx

linux文件系统初始化过程(1)---概述术语表：struct task：进程structmnt_namespace：命名空间struct mount：挂载点structvfsmount：挂载项struct file：文件structsuper_block：超级块structdentry：目录structinode：索引节点?一、目的? ? linux文件系统主要分为三个部分：文件系统调用；虚拟文件系统(VFS)；挂载到VFS的实际文件系统。? ? 其中，VFS是核心，linux文件系统的本质就是在内存中创建一棵VFS树。当根目录被创建后，用户就可以使用系统调用在VFS上创建文件、删除文件、挂载各种文件系统等操作。? ? 该系列文章主要分析linux3.10文件系统初始化过程，分为三个阶段：? ? 1、挂载根文件系统(rootfs)；? ? 2、加载initrd；? ? 3、挂载磁盘文件系统；?二、常用数据结构? ? linux文件系统中重要的数据结构有：文件、挂载点、超级块、目录项、索引节点等。每个数据结构的具体实现请参见源代码，这里不再描述。? ? 为了直观的表示数据结构之间的关系，请参见图1：图中含有两个文件系统（红色和绿色表示的部分），并且绿色文件系统挂载在红色文件系统tmp目录下。一般来说，每个文件系统在VFS层都是由挂载点、超级块、目录和索引节点组成；当挂载一个文件系统时，实际也就是创建这四个数据结构的过程，因此这四个数据结构的地位很重要，关系也很紧密。由于VFS要求实际的文件系统必须提供以上数据结构，所以不同的文件系统在VFS层可以互相访问。? ? 如果进程打开了某个文件，还会创建file(文件)数据结构，这样进程就可以通过file来访问VFS的文件系统了。? ? 另外，该图只给出了主要的关系结构，忽略了部分细节。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?图1?三、函数调用关系? ? 图2描述了文件系统初始化过程中主要的函数调用关系。linux文件系统初始化过程主要分为三个阶段：? ? 1、vfs_caches_init()负责挂载rootfs文件系统，并创建了第一个挂载点目录：/；? ? 2、rest_init()负责加载initrd文件，扩展VFS树，创建基本的文件系统目录拓扑；? ? 3、init程序负责挂载磁盘文件系统，并将文件系统的根目录从rootfs切换到磁盘文件系统；? ? ? ? ? ? ? ? ? ?图2?四、总结? ? linux文件系统初始化过程主要分为三个阶段：挂载rootfs，提供第一个挂载点/；加载initrd，扩展VFS树；执行init程序，完成linux系统的初始化。下面会详细介绍每个阶段的主要内容。linux文件系统初始化过程(2)---挂载rootfs文件系统一、目的? ? 本文主要讲述linux3.10文件系统初始化过程的第一阶段：挂载rootfs文件系统。? ? rootfs是基于内存的文件系统，所有操作都在内存中完成；也没有实际的存储设备，所以不需要设备驱动程序的参与。基于以上原因，linux在启动阶段使用rootfs文件系统，当磁盘驱动程序和磁盘文件系统成功加载后，linux系统会将系统根目录从rootfs切换到磁盘文件系统。?二、主要函数调用过程? ? 图1描述了挂载rootfs的函数调用关系(图中红色部分)，便于后面的分析。? ? 从图中发现，在挂载rootfs前会先挂载sysfs，这样做的原因是确保sysfs能够完整的记录下设备驱动模型。? ? sysfs_init()完成注册和挂载sysfs文件系统的功能；init_rootfs()负责注册rootfs，init_mount_tree()负责挂载rootfs，并将init_task的命名空间与之联系起来。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???图1?三、linux文件系统初始化? ? vfs_cache_init()首先建立并初始化目录hash表dentry_hashtable和索引节点hash表inode_hashtable；然后设置内核可以打开的最大文件数；最后调用mnt_init()完成sysfs和rootfs文件系统的注册和挂载。? ? linux使用哈希表存储目录和索引节点，以提高目录和索引节点的查找效率；dentry_hashtable是目录哈希表，inode_hashtable是索引节点哈希表。?四、挂载sysfs文件系统? ? sysfs用来记录和展示linux驱动模型，sysfs先于rootfs挂载是为全面展示linux驱动模型做好准备。? ? mnt_init()调用sysfs_init()注册并挂载sysfs文件系统，然后调用kobject