Linux的file結構體和inode結構體怎么用

本篇內容介紹了“Linux的file結構體和inode結構體怎么用”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

1. file 結構體

file 結構體代表一個打開的文件，系統中每個打開的文件在內核空間都有一個關聯的 struct file。

它由內核在打開文件時創建，并傳遞給在文件上進行操作的任何函數。在文件的所有實例都關閉后，內核釋放這個數據結構。

注：在內核和驅動源代碼中，struct file 的指針通常被命名為 file 或 filp（即 file pointer）。

struct file {
        union {
           struct llist_node         fu_llist;
           struct rcu_head          fu_rcuhead;
        } 
        f_u;
        struct path               f_path;
        struct inode              *f_inode;/* cached value */
        const struct file_operations      *f_op;/* 和文件關聯的操作 */
        /*
         * Protects f_ep_links, f_flags.
         * Must not be taken from IRQ context.
         */
        spinlock_t                f_lock;
        enum rw_hint              f_write_hint;
        atomic_long_t              f_count;
        unsigned int              f_flags;/* 文件標志，如O_RDONLY、O_NONBLOCK、O_SYNC */
        fmode_t                 f_mode;/* 文件讀/寫模式，FMODE_READ、FMODE_WRITE */
        struct mutex              f_pos_lock;
        loff_t                  f_pos;/* 當前讀寫位置 */
        struct fown_struct        f_owner;
        const struct cred        *f_cred;
        struct file_ra_state        f_ra;
        u64                f_version;

        #ifdef CONFIG_SECURITY
        void *f_security;
        #endif
        /* needed for tty driver, and maybe others */
        void *private_data; /* 文件私有數據 */
        #ifdef CONFIG_EPOLL
        /* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */
        struct list_head f_ep_links;
        struct list_head f_tfile_llink;
        #endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */
        struct address_space *f_mapping;
        errseq_t f_wb_err;
    }
    __randomize_layout
  __attribute__((aligned(4)));/* lest something weird decides that 2 is OK */
  
    struct file_handle {
      __u32 handle_bytes;
      int handle_type;
      /* file identifier */
      unsigned char f_handle[0];
    };

文件讀/寫模式 mode、標志 f_flags 都是設備驅動關心的內容，而私有數據指針 private_data 在設備驅動中被廣泛應用，大多被指向設備驅動自定義以用于描述設備的結構體。

2. inode 結構體

VFS inode 包含文件訪問權限、屬主、組、大小、生成時間、訪問時間、最后修改事件等信息。它是 Linux 管理文件系統的基本單位，也是文件系統連接任何子目錄、文件的橋梁，inode 結構體的定義如下：

struct inode {
        umode_t                        i_mode;
	/* inode的權限 */
        unsigned short                i_opflags;
        kuid_t                        i_uid;
	/* inode擁有者的id */
        kgid_t                        i_gid;
	/* inode所屬的群組id */
        unsigned int                i_flags;
#ifdef CONFIG_FS_POSIX_ACL
        struct posix_acl        *i_acl;
        struct posix_acl        *i_default_acl;
#endif
        const struct inode_operations        *i_op;
        struct super_block        *i_sb;
        struct address_space        *i_mapping;
#ifdef CONFIG_SECURITY
        void                        *i_security;
#endif
        /* Stat data, not accessed from path walking */
        unsigned long                i_ino;
        /*
         * Filesystems may only read i_nlink directly.  They shall use the
         * following functions for modification:
         *
         *    (set|clear|inc|drop)_nlink
         *    inode_(inc|dec)_link_count
         */
        union {
                const unsigned int i_nlink;
                unsigned int __i_nlink;
        };
        dev_t                        i_rdev;
	/* 若是設備文件，此字段將記錄設備的設備號 */
        loff_t                        i_size;
	/* inode所代表的文件大小 */
        struct timespec                i_atime;
	/* inode最近一次的存取時間 */
        struct timespec                i_mtime;
	/* inode最近一次的修改時間 */
        struct timespec                i_ctime;
	/* inode的產生時間 */
        spinlock_t                i_lock;
	/* i_blocks, i_bytes, maybe i_size */
        unsigned short          i_bytes;
        unsigned int                i_blkbits;
        enum rw_hint                i_write_hint;
        blkcnt_t                i_blocks;
	/* inode所使用的block數，一個block為512字節 */
#ifdef __NEED_I_SIZE_ORDERED
        seqcount_t                i_size_seqcount;
#endif
        /* Misc */
        unsigned long                i_state;
        struct rw_semaphore        i_rwsem;
        unsigned long                dirtied_when;
	/* jiffies of first dirtying */
        unsigned long                dirtied_time_when;
        struct hlist_node        i_hash;
        struct list_head        i_io_list;
	/* backing dev IO list */
#ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
        struct bdi_writeback        *i_wb;
	/* the associated cgroup wb */
        /* foreign inode detection, see wbc_detach_inode() */
        int                        i_wb_frn_winner;
        u16                        i_wb_frn_avg_time;
        u16                        i_wb_frn_history;
#endif
        struct list_head        i_lru;
	/* inode LRU list */
        struct list_head        i_sb_list;
        struct list_head        i_wb_list; 
	/* backing dev writeback list */
        union {
                struct hlist_head        i_dentry;
                struct rcu_head                i_rcu;
        };
        u64                        i_version;
        atomic_t                i_count;
        atomic_t                i_dio_count;
        atomic_t                i_writecount;
#ifdef CONFIG_IMA
        atomic_t                i_readcount;
	/* struct files open RO */
#endif
        const struct file_operations        *i_fop;
	/* former ->i_op->default_file_ops */
        struct file_lock_context        *i_flctx;
        struct address_space        i_data;
        struct list_head        i_devices;
        union {
                struct pipe_inode_info        *i_pipe;
                struct block_device        *i_bdev;
		/* 若是塊設備，為其對應的block_device結構體指針 */
                struct cdev                *i_cdev;
		/* 若是字符設備，為其對應的cdev結構體指針 */
                char                        *i_link;
                unsigned                i_dir_seq;
        };
        __u32                        i_generation;
#ifdef CONFIG_FSNOTIFY
        __u32                        i_fsnotify_mask;
	/* all events this inode cares about */
        struct fsnotify_mark_connector __rcu        *i_fsnotify_marks;
#endif
#if IS_ENABLED(CONFIG_FS_ENCRYPTION)
        struct fscrypt_info        *i_crypt_info;
#endif
        void                        *i_private;
	/* fs or device private pointer */

} __randomize_layout;

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