Linux 内核文件系统dentry_path

文章目录

一、简介
- 1.1 __dentry_path
- 1.2 prepend_name
- 1.3 d_path
二、dmeo
参考资料

一、简介

// linux-5.4.18/fs/d_path.c

char *dentry_path_raw(struct dentry *dentry, char *buf, int buflen)
{
	return __dentry_path(dentry, buf, buflen);
}
EXPORT_SYMBOL(dentry_path_raw);

该函数根据给定dentry返回其文件的完整路径。使用EXPORT_SYMBOL导出，可以直接调用。
关于dentry介绍请参考：Linux文件系统 struct dentry 结构体解析

1.1 __dentry_path

/*
 * Write full pathname from the root of the filesystem into the buffer.
 */
static char *__dentry_path(struct dentry *d, char *buf, int buflen)
{
	struct dentry *dentry;
	char *end, *retval;
	int len, seq = 0;
	int error = 0;

	if (buflen < 2)
		goto Elong;

	rcu_read_lock();
restart:
	dentry = d;
	end = buf + buflen;
	len = buflen;
	prepend(&end, &len, "\0", 1);
	/* Get '/' right */
	retval = end-1;
	*retval = '/';
	read_seqbegin_or_lock(&rename_lock, &seq);
	while (!IS_ROOT(dentry)) {
		struct dentry *parent = dentry->d_parent;

		prefetch(parent);
		error = prepend_name(&end, &len, &dentry->d_name);
		if (error)
			break;

		retval = end;
		dentry = parent;
	}
	if (!(seq & 1))
		rcu_read_unlock();
	if (need_seqretry(&rename_lock, seq)) {
		seq = 1;
		goto restart;
	}
	done_seqretry(&rename_lock, seq);
	if (error)
		goto Elong;
	return retval;
Elong:
	return ERR_PTR(-ENAMETOOLONG);
}

函数 __dentry_path，用于将文件系统根目录到给定的 dentry 的完整路径名写入缓冲区。

函数的参数包括要获取路径名的 dentry，存储路径名的缓冲区 buf，以及缓冲区的长度 buflen。

static int prepend(char **buffer, int *buflen, const char *str, int namelen)
{
	*buflen -= namelen;
	if (*buflen < 0)
		return -ENAMETOOLONG;
	*buffer -= namelen;
	memcpy(*buffer, str, namelen);
	return 0;
}

dentry = d;
end = buf + buflen;
len = buflen;
prepend(&end, &len, "\0", 1);
/* Get '/' right */
retval = end-1;
*retval = '/';

缓冲区buf 末尾会有一个斜杠 (/) 和一个空字符 (\0)，形成一个以斜杠结尾的字符串，以确保路径名的正确格式。

通过遍历 dentry 的父节点链来构建路径名。循环中，函数调用 prepend_name 函数将每个父节点的名称添加到路径名的前面。同时，函数更新 end 和 len 变量以反映已添加的路径名部分和剩余缓冲区长度。

循环继续，直到遍历到根节点（使用 IS_ROOT 宏判断为真）：

#define IS_ROOT(x) ((x) == (x)->d_parent)

在此期间，函数通过调用 prefetch 函数预取父节点，以提高性能。

_dentry_path 函数负责构建文件系统根目录到给定 dentry 对象的完整路径名，并将其存储在提供的缓冲区中。

注意_dentry_path 函数（即dentry_path_raw）对于传入的 buf 缓冲区，是从缓冲区的末尾开始构建dentry 对象的路径名，从buf的末尾往前构建dentry 对象的路径名，因此构建完成后，我们不能使用buf缓冲区来当作路径名，应该使用该函数的返回值来当作路径名，即调用者应该使用返回的指针来使用路径名，而不是传入的缓冲区指针。缓冲区的开头留下 0 字节（如果传入的缓冲区buf初始化为0），而路径名的开始通常会从缓冲区开始的部分字节偏移处开始的。

大概的过程就是，比如目录 /home/user01/c/：

//缓冲区buf末尾添加一个斜杠 (/) 和一个空字符 (\0)，形成一个以斜杠结尾的字符串，以确保路径名的正确格式。

					 /\0  
  				   /c/\0
     		/user01/c/\0
	   /home/user01/c/\0
buf    retval

					 / 
  				   /c/
     		/user01/c/
	   /home/user01/c/
buf    retval

应该使用retval作为文件名而不是buf。

这里有一个疑问？如果是获取文件的完整路径，比如文件 /home/user01/c/text.txt，那么需要在text.txt的末尾添加一个斜杠 (/)？

如下图所示：
在这里插入图片描述

1.2 prepend_name

/**
 * prepend_name - prepend a pathname in front of current buffer pointer
 * @buffer: buffer pointer
 * @buflen: allocated length of the buffer
 * @name:   name string and length qstr structure
 *
 * With RCU path tracing, it may race with d_move(). Use READ_ONCE() to
 * make sure that either the old or the new name pointer and length are
 * fetched. However, there may be mismatch between length and pointer.
 * The length cannot be trusted, we need to copy it byte-by-byte until
 * the length is reached or a null byte is found. It also prepends "/" at
 * the beginning of the name. The sequence number check at the caller will
 * retry it again when a d_move() does happen. So any garbage in the buffer
 * due to mismatched pointer and length will be discarded.
 *
 * Load acquire is needed to make sure that we see that terminating NUL.
 */
static int prepend_name(char **buffer, int *buflen, const struct qstr *name)
{
	const char *dname = smp_load_acquire(&name->name); /* ^^^ */
	u32 dlen = READ_ONCE(name->len);
	char *p;

	*buflen -= dlen + 1;
	if (*buflen < 0)
		return -ENAMETOOLONG;
	p = *buffer -= dlen + 1;
	*p++ = '/';
	while (dlen--) {
		char c = *dname++;
		if (!c)
			break;
		*p++ = c;
	}
	return 0;
}

prepend_name 静态函数用于在当前缓冲区指针的前面添加一个路径名。

函数的参数包括一个指向指针的指针 buffer，一个指向整数的指针 buflen，以及一个指向 struct qstr 的指针 name，其中 struct qstr 包含了要添加的路径名的字符串和长度信息。

函数的逻辑如下：
（1）首先，函数通过使用 smp_load_acquire 函数从 name->name 加载字符串指针，确保在读取指针和长度时不会发生竞争条件。

（2）接下来，函数使用 READ_ONCE 宏读取 name->len 的值。尽管会有指针和长度不匹配的情况，但长度不能被信任，因此需要逐字节复制，直到达到指定的长度或找到空字符为止。

（3）然后，函数根据要添加的路径名的长度将缓冲区指针向前移动，并将斜杠 / 添加到缓冲区的开头。

（4）在循环中，函数逐字节复制路径名的字符，直到达到指定的长度或找到空字符为止。

（5）最后，函数返回 0，表示添加路径名的操作成功。

该函数的目的是在当前缓冲区指针的前面添加一个路径名，并更新缓冲区指针和剩余长度。

1.3 d_path

与此函数功能相同的函数有：d_path。

/**
 * d_path - return the path of a dentry
 * @path: path to report
 * @buf: buffer to return value in
 * @buflen: buffer length
 *
 * Convert a dentry into an ASCII path name. If the entry has been deleted
 * the string " (deleted)" is appended. Note that this is ambiguous.
 *
 * Returns a pointer into the buffer or an error code if the path was
 * too long. Note: Callers should use the returned pointer, not the passed
 * in buffer, to use the name! The implementation often starts at an offset
 * into the buffer, and may leave 0 bytes at the start.
 *
 * "buflen" should be positive.
 */
char *d_path(const struct path *path, char *buf, int buflen)
{
	char *res = buf + buflen;
	struct path root;
	int error;

	/*
	 * We have various synthetic filesystems that never get mounted.  On
	 * these filesystems dentries are never used for lookup purposes, and
	 * thus don't need to be hashed.  They also don't need a name until a
	 * user wants to identify the object in /proc/pid/fd/.  The little hack
	 * below allows us to generate a name for these objects on demand:
	 *
	 * Some pseudo inodes are mountable.  When they are mounted
	 * path->dentry == path->mnt->mnt_root.  In that case don't call d_dname
	 * and instead have d_path return the mounted path.
	 */
	if (path->dentry->d_op && path->dentry->d_op->d_dname &&
	    (!IS_ROOT(path->dentry) || path->dentry != path->mnt->mnt_root))
		return path->dentry->d_op->d_dname(path->dentry, buf, buflen);

	rcu_read_lock();
	get_fs_root_rcu(current->fs, &root);
	error = path_with_deleted(path, &root, &res, &buflen);
	rcu_read_unlock();

	if (error < 0)
		res = ERR_PTR(error);
	return res;
}
EXPORT_SYMBOL(d_path);

二、dmeo

#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>


static int __init hello_init(void)
{
 
    char *buffer, *path;

    buffer = (char *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
    if (!buffer)
        return 0;

    path = dentry_path_raw(current->mm->exe_file->f_path.dentry, buffer, PAGE_SIZE);
    if (IS_ERR(path)){
        return 0;   
    }

    printk("path = %s\n", path);

    free_page((unsigned long)buffer);

    return 0;
}
 
static void __exit hello_exit(void)
{

}
 
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
 
MODULE_LICENSE("GPL");