Linux内核之文件系统访问：目录项、inode、物理磁盘访问关系(五十五)

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🍉🍉🍉文章目录🍉🍉🍉

- 🌻1.前言
- 🌻2.Linux文件系统中，目录项（dentry）、inode和物理磁盘之间的关系介绍
- - 🐓2.1 目录项（dentry）
  - 🐓2.1 inode
  - 🐓2.1 物理磁盘
- 🌻3.问题一：当访问一个test.txt文件时，他们的调用流程发生了什么？
- - 🐓3.1 当访问一个名为 test.txt 的文件时，涉及到以下步骤和调用流程：
- 🌻4.问题二：详细阐述linux文件系统从应用层到内核层访问test.txt的过程？
- - 🐓4.1 应用层：
  - 🐓4.2 内核层：
  - 🐓4.3 返回应用层：
- 🌻5.问题三：Binder文件系统中，打开"/dev/binder"设备文件到访问物理磁盘的过程？
- - 🐓5.1 目录项如何找到inode：
  - 🐓5.2 inode如何找到超级块：
  - 🐓5.3 超级块如何找到物理磁盘访问的：

🌻1.前言

本篇目的：Linux内核之目录项/inode/物理磁盘访问关系

🌻2.Linux文件系统中，目录项（dentry）、inode和物理磁盘之间的关系介绍

在Linux文件系统中，目录项（dentry）、inode和物理磁盘之间的关系是理解和文件访问流程的关键。

🐓2.1 目录项（dentry）

目录项是文件系统中的一个概念，它代表了文件系统树中的一个节点。每个目录项都有一个名称和与之关联的inode。目录项的主要作用是提供一个快速查找表，使得内核可以快速地将文件名映射到对应的inode。

🐓2.1 inode

inode是文件系统中的一个数据结构，它包含了文件的元数据，如文件大小、创建时间、最后修改时间、权限等。每个inode都有一个唯一的inode号，它是文件系统用来标识文件的唯一标识符。inode还包含了指向文件数据块的指针，这些数据块存储在物理磁盘上。

🐓2.1 物理磁盘

物理磁盘是文件系统中实际存储数据的设备。文件的数据和inode都存储在磁盘上。inode通常存储在磁盘的一个或多个专用区域，而文件数据则存储在数据块中。

🌻3.问题一：当访问一个test.txt文件时，他们的调用流程发生了什么？

🐓3.1 当访问一个名为 test.txt 的文件时，涉及到以下步骤和调用流程：

1.路径名解析：首先，内核会根据路径名 test.txt 进行路径名解析，将其转换为目录项（dentry）。这个过程涉及到对路径名的拆分，并在文件系统中进行查找，直到找到文件的目录项。
2.目录项查找：内核根据路径名解析得到的目录项，查找对应的索引节点（inode）。这一步通常涉及文件系统的缓存机制，如果目录项已经被缓存，则可以直接从缓存中获取索引节点指针。
1. 索引节点访问：一旦找到了文件的索引节点，内核就可以根据索引节点中的信息，访问文件的元数据信息，如文件类型、文件大小、拥有者等。这些信息可以用于权限检查和其他操作。
4.文件数据读取：最后，如果是对文件进行读取操作，内核会根据索引节点中的指针信息，从物理磁盘上读取文件的实际数据，并将数据传输到用户空间。
5.整个调用流程涉及了路径名解析、目录项查找、索引节点访问和文件数据读取等步骤，这些步骤是文件系统提供文件访问功能的基础。

🌻4.问题二：详细阐述linux文件系统从应用层到内核层访问test.txt的过程？

从应用层到内核层访问 test.txt 文件的过程：

🐓4.1 应用层：

1. 打开文件： 应用程序调用 open 系统调用来打开 test.txt 文件。该调用会触发用户空间库函数（如 glibc）中的 open 函数，该函数将文件名转换为系统调用的参数，并将控制权交给内核。
1. 系统调用： 用户空间的 open 函数通过系统调用界面将请求传递给内核。内核收到系统调用请求后，开始执行相应的系统调用处理程序。

🐓4.2 内核层：

1. 路径名解析： 内核首先对文件名 test.txt 进行路径名解析，将其拆分成路径名的各个组件，并逐级查找每个组件对应的目录项（dentry）。
1. 目录项查找： 内核根据路径名解析得到的各个目录项，沿着路径从根目录开始向下查找，直到找到 test.txt 文件对应的目录项。
1. 索引节点访问： 一旦找到了 test.txt 文件的目录项，内核会获取其关联的索引节点（inode）。索引节点包含了文件的元数据信息，如文件类型、大小、权限等。
1. 权限检查： 内核会检查应用程序是否具有访问 test.txt 文件的权限。这涉及到对文件的访问权限和用户身份的验证。
1. 文件描述符分配： 如果权限检查通过，内核会为该打开文件分配一个文件描述符，并创建相应的文件表项（file）。文件描述符是应用程序用来识别已打开文件的唯一标识符。
1. 文件操作分发： 根据系统调用中指定的操作类型（如读取、写入、关闭等），内核将文件操作分发给相应的文件操作函数（如 read、write、close）。
1. 文件数据访问： 对于读取操作，内核会根据文件的索引节点信息，在物理磁盘上找到文件的实际数据，并将数据复制到内核空间的缓冲区中。然后，内核将数据传输到用户空间，以供应用程序使用。
1. 文件关闭： 当应用程序不再需要访问文件时，它会调用 close 系统调用来关闭文件描述符。内核会释放相应的资源，并关闭文件。

🐓4.3 返回应用层：

1. 系统调用返回： 内核执行完文件操作后，将结果返回给用户空间的系统调用处理程序。如果操作成功，系统调用返回相应的成功代码；否则，返回错误码。
1. 应用程序接收结果： 用户空间的库函数（如 glibc）接收到系统调用的返回结果，并将其传递给应用程序。应用程序根据返回结果决定后续的操作。
这是从应用层到内核层访问 test.txt 文件的详细过程。整个过程涉及了路径名解析、权限检查、文件描述符分配、文件操作分发和文件数据访问等多个步骤，以实现对文件的访问和操作。