linux内核 devtmpfs介绍

news2024/9/20 16:32:58

文章目录

- 概要
- 整体架构流程
- 技术细节

概要

提示：这里可以添加技术概要
linux内核中 devtmpfs实现介绍
内核版本：5.10

Devtmpfs在Linux中是一个特殊的设备文件系统，主要用来linux内核中加速启动过程和管理设备节点。高版本的linux基本都是使用devtmpfs来管理设备节点。

devtmpfs（device temporary file system）是在 Linux 内核 2.6.33 版本中引入的。 devtmpfs 的引入是为了简化设备节点的创建过程，并且减少对用户空间程序（如 udev）的依赖，使得设备节点能够在系统启动早期就可用。

整体架构流程

代码流程如下：

devtmpfs是和tmpfs类似，是存在内存中的，不会存储到硬盘，主要功能是：创建和删除设备节点（mknod）

技术细节

在这里插入图片描述

1，初始化：
devtmpfs_init
vfs_kern_mount(&internal_fs_type, 0, “devtmpfs”, opts);
register_filesystem(&dev_fs_type); // 注册文件系统
kthread_run(devtmpfsd, &err, “kdevtmpfs”); //创建kthread处理setup和loop。

Devtmpfs初始化时候先vfs_kern_mount产生一个挂载点描述结构vfsmount mnt结构，然后注册dev_fs_type文件系统，最后再创建devtmpfsd的kthread。

2，devtmpfsd线程代码：
Devtmpfsd
devtmpfs_setup
devtmpfs_work_loop();

Devtmpfsd会先调用devtmpfs_setup函数挂载devtmpfs到 “/” 目录，然后进入work_loop，等待请求去创建和删除设备文件。

创建/删除设备文件接口：
devtmpfs_create_node
devtmpfs_delete_node

在内核启动init进程（systemd）后，由systemd将devtmpfs挂载到 /dev 目录。

线程实现细节：
有一个全局的 requests 结构来接收发送的请求，这个结构是个链表，新的请求将插入头部，request指向当前设置的req，然后唤醒等待的处理线程，等待处理完成。
线程处理会加自旋锁然后一次性将链表中所有请求处理完成。提交请求和处理请求均有加锁操作spin_lock。

static struct req {
	struct req *next;
	struct completion done;
	int err;
	const char *name;
	umode_t mode;	/* 0 => delete */
	kuid_t uid;
	kgid_t gid;
	struct device *dev;
} *requests; //链表  从头部加数据   线程处理一次性将链表中所有请求处理完成

static int devtmpfs_submit_req(struct req *req, const char *tmp)
{
	init_completion(&req->done);

	spin_lock(&req_lock);
	req->next = requests;
	requests = req;
	spin_unlock(&req_lock);

	wake_up_process(thread);
	wait_for_completion(&req->done); //等待请求完成

	kfree(tmp);

	return req->err;
}

static void __noreturn devtmpfs_work_loop(void)
{
	while (1) {
		spin_lock(&req_lock);
		while (requests) {
			struct req *req = requests;
			requests = NULL;
			spin_unlock(&req_lock);
			while (req) {
				struct req *next = req->next;
				req->err = handle(req->name, req->mode,
						  req->uid, req->gid, req->dev);
				complete(&req->done);// 完成请求
				req = next;
			}
			spin_lock(&req_lock);
		}
		__set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
		spin_unlock(&req_lock);
		schedule();
	}
}