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8.5 标准函数
8.5.1 通用读取例程
8.5.2 失效机制
8.5.3 权限检查
8.6 小结
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8.5 标准函数
大多数文件系统中 file_operations 的 read，write 分别为：
do_sync_read，do_sync_write。
如：
const struct file_operations ext4_file_operations = {
.read = do_sync_read,
.write = do_sync_write,
...
}
inode 是文件属性，而不是数据本身，数据存在块设备中。
内存保存块设备数据的方式：
1. mmap映射：
即映射到用户虚拟地址空间。
特点：适用大文件，不预加载，访问时加载，不浪费内存。
2. 页缓存：
缓存到内核内存中。
特点：
预加载，加速读写，进程通过标准文件读写操作。
适用小文件，不立即写回块设备。
所以读写文件时，需先查询数据是否缓存在内存？
若在缓存，则读写页缓存，否则向块设备发出读请求。
拓展
fd = open("myfile", O_RDWR | O_CREAT | O_SYNC | O_DIRECT, S_IRUSR | S_IWUSR);
O_DIRECT：不使用内核缓冲区，直接读写磁盘文件。
O_SYNC：以同步IO方式，打开文件。
O_DIRECT：
含义：
用户空间直接读磁盘文件，绕过页高速缓存。也称裸IO（RAW IO）。
应用场景：
性能要求极高的场景，如数据库系统（需快速访问大量数据）。
注意：
1. 一个进程以O_DIRECT访问文件，而另一进程以页缓存打开同一文件，两个进程读写数据可能不一致。
2. 某些文件系统可能不支持O_DIRECT。如某些网络文件系统。
3. 通常结合O_SYNC或O_DSYNC，以确保数据的完整性和一致性。
O_SYNC：
含义：
写操作后，数据不仅写到内核缓冲区，还要同步刷新到磁盘。
好处：
实现数据同步。
O_SYNC 和 O_DSYNC 区别：
O_DSYNC 不要求元数据的同步。
O_SYNC 要求数据和元数据都要同步。
8.5.1 通用读取例程
struct file_operations ext4_file_operations = {
.read = do_sync_read,
// 同步读，将阻塞调用进程。
.aio_read = generic_file_aio_read,
// 异步读，提交请求后，立即返回，不必等待数据读取完成。
};
ssize_t do_sync_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t len, loff_t *ppos)
{
struct iovec iov = { .iov_base = buf, .iov_len = len };
struct kiocb kiocb;
init_sync_kiocb( &kiocb, filp );
kiocb.ki_pos = *ppos;
kiocb.ki_left = len;
kiocb.ki_nbytes = len;
ret = filp->f_op->aio_read(&kiocb, &iov, 1, kiocb.ki_pos);
//aio_read 指向 generic_file_aio_read()
if (-EIOCBQUEUED == ret) 若读请求正在排队
ret = wait_on_sync_kiocb(&kiocb); //阻塞，等待读完成。
*ppos = kiocb.ki_pos;
return ret;
}
1. 异步读取
内核异步读函数如下：
2. 从映射中读取
do_generic_mapping_read()：已被淘汰。
原理如下：
操作流程：
1. 检查文件内容是否在页缓存中。
struct page *find_get_page(struct address_space *mapping, pgoff_t offset)
使用方法：
page = find_get_page(filp->i_mapping, index);
作用：
检查某文件的指定偏移是否被缓存到内存页上。
2. 若没有缓存，则预读并缓存。
page_cache_sync_readahead()
3. 用 Page_Uptodate 检查，页缓存数据是否是最新的。
若不是最新，调用mapping->a_ops_readpage：从块设备读数据到页。
4. 若页是最新，调用 mark_page_accessed。
void mark_page_accessed(struct page *page);
作用：
更新页访问的时间戳，选择换出的页时使用该标记。
注意：
匿名页不需要更新访问时间戳。
5. 将页映射到用户地址空间
即actor函数指针。
PageAnon()：
作用：检查页面是否是匿名页面。
PageReferenced()
作用：检查是否已被访问过。
预读机制：
8.5.2 失效机制
filemap_fault：
作用：
读取未保存在缓存中的页。
最终也调用：
struct address_space mapping -> a_ops -> readpage();
8.5.3 权限检查
int inode_permission(struct inode *inode, int mask)
作用：
检查是否允许以指定权限访问inode。
使用场景：
chdir/chroot系统调用。
int inode_permission(struct inode *inode, int mask)
{
sb_permission(inode->i_sb, inode, mask);
__inode_permission(inode, mask);
}
mask：
即检查是否可以访问的权限。
如MAY_READ，MAY_WRITE，MAY_EXEC。
1. sb_permission：
若mask = MAY_WRITE，根据 sb->s_flags 确认不是只读文件系统。
2. __inode_permission:
通常调用：generic_permission(inode, mask);
包括 check_acl()
struct inode_operations sysfs_inode_operations = {
.permission = sysfs_permission,
//也调用 generic_permission(inode, mask);
};
sysfs_permission -> generic_permission -> check_acl
检查用户，组，other的 inode 权限。
