linux虚拟文件系统的关键数据结构有哪些?

linux虚拟文件系统核心数主要有以下几个数据结构：

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超级块结构(struct

super_block

{...}

)

该结构保存了一个被安装在linux系统上的文件系统的信息。对于基于磁盘的文件系统，该结构一般和保存在磁盘上的"文件系统控制块"对应。也就是说如果是磁盘文件系统，该结构保存的磁盘文件系统的控制信息。

*

inode结构(

struct

inode

{...}

)

该结构中存储的是一个特定文件的一般信息，对于一个基于磁盘的文件系统，该结构对应磁盘上的"文件数据控制块"。每一个inode结构都对应一个inode节点号，这个节点号是唯一的，它也唯一标识一个文件系统中的文件。

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file结构(

struct

file

{...}

)

该结构中存储的是一个打开的文件和打开这个文件的进程间的交互信息。该结构保存在kernel的内存区，在打开文件时被创建，关闭文件时被释放。

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dentry结构(

struct

dentry

{...}

)

该结构存储的是目录实体和对应的文件的关联信息。

*** 作系统可能包含许多关于系统当前状态的信息。当系统发生变化时，这些数据结构必须做相应的改变以反映这些情况。例如，当用户登录进系统时将产生一个新的进程。核心必须创建表示新进程的数据结构，同时 将它和系统中其他进程的数据结构连接在一起。 大多数数据结构存在于物理内存中并只能由核心或者其子系统来访问。数据结构包括数据和指针；还有其他数据结构的地址或者子程序的地址。它们混在一起让Linux核心数据结构看上去非常混乱。尽管可能被几个核心子系统同时用到，每个数据结构都有其专门的用途。理解Linux核心的关键是理解它的数据结构以及Linux核心中 *** 纵这些数据结构的各种函数。本书把Linux核心的 描叙重点放在数据结构上，主要讨论每个核心子系统的算法，完成任务的途径以及对核心数据结构的使用。

2.3.1 连接列表

Linux使用的许多软件工程的技术来连接它的数据结构。在许多场合下，它使用linked或者chained数据结构。 每个数据结构描叙某一事物，比如某个进程或网络设备，核心必须能够访问到所有这些结构。在链表结构中，个根节点指针包含第一个结构的地址，而在每个结构中又包含表中下一个结构的指针。表的最后一项必须是0或者NULL，以表明这是表的尾部。在双向链表中，每个结构包含着指向表中前一结构和后一结构的指针。使用双向链表的好处在于更容易在表的中部添加与删除节点，但需要更多的内存 *** 作。这是一种典型的 *** 作系统开销与CPU循环之间的折中。

2.3.2 散列表

链表用来连接数据结构比较方便，但链表的 *** 作效率不高。如果要搜寻某个特定内容，我们可能不得不遍历整个链表。Linux使用另外一种技术:散列表来提高效率。散列表是指针的数组或向量，指向内存中连续的相邻数据集合。散列表中每个指针元素指向一个独立链表。如果你使用数据结构来描叙村子里的人，则你可以使用年龄作为索引。为了找到某个人的数据，可以在人口散列表中使用年龄作为索引，找到包含此人特定数据的数据结构。但是在村子里有很多人的年龄相同，这样散列表指针变成了一个指向具有相同年龄的人数据链表的指针。搜索这个小链表的速度显然要比搜索整个数据链表快得多。 由于散列表加快了对数据结构的访问速度，Linux经常使用它来实现Caches。Caches是保存经常访问的信息的子集。经常被核心使用的数据结构将被放入Cache中保存。Caches的缺点是比使用和维护单一链表和散列表更复杂。寻找某个数据结构时，如果在Cache中能够找到（这种情况称为cache 命中），这的确很不错。但是如果没有找到，则必须找出它，并且添加到Cache中去。如果Cache空间已经用完则Linux必须决定哪一个结构将从其中抛弃，但是有可能这个要抛弃的数据就是Linux下次要使用的数据。

2.3.3 抽象接口

Linux核心常将其接口抽象出来。接口指一组以特定方式执行的子程序和数据结构的集合。例如，所有的网络设备驱动必须提供对某些特定数据结构进行 *** 作的子程序。通用代码可能会使用底层的某些代码。例如网络层代码是通用的，它得到遵循标准接口的特定设备相关代码的支持。 通常在系统启动时，底层接口向更高层接口注册(Register)自身。这些注册 *** 作包括向链表中加入结构节点。例如，构造进核心的每个文件系统在系统启动时将其自身向核心注册。文件/proc/filesysems中可以看到已经向核心注册过的文件系统。注册数据结构通常包括指向函数的指针，以文件系统注册为例，它向Linux核心注册时必须将那些mount文件系统连接时使用的一些相关函数的地址传入。

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