鸿蒙轻内核VFS源码分析

闲谈

2023-12-29 07:03:27

鸿蒙轻内核M核源码分析系列二一 01 虚拟文件系统VFS

1 引言

VFS（Virtual File System，虚拟文件系统）是鸿蒙轻内核M核中文件系统的抽象层，它为用户空间提供了统一的文件系统接口，屏蔽了不同文件系统之间的差异。VFS的主要功能包括：

文件系统的统一管理：VFS将不同的文件系统统一管理起来，为用户空间提供统一的文件系统接口。
文件系统的挂载和卸载：VFS负责文件系统的挂载和卸载操作。
文件系统的查找和打开：VFS负责文件系统的查找和打开操作。
文件的读写操作：VFS负责文件的读写操作。
文件的控制操作：VFS负责文件的控制操作。

2 VFS 结构体和全局变量

2.1 VFS 结构体

VFS 结构体定义如下：

typedef struct vfs_info {
    //文件系统列表
    list_head_t filesystem_list;
    //目录句柄列表
    list_head_t fh_list;
    //文件系统挂载点链表
    list_head_t mountpoint_list;
    spinlock_t lock;
    spinlock_t fh_lock;
    spinlock_t fs_lock;
    fs_hook_t fs_hook;
    fs_cache_t fs_cache;
    struct file_descriptor *cur_file;
} vfs_info_t;

VFS 结构体包含以下成员：

filesystem_list：文件系统列表。
fh_list：目录句柄列表。
mountpoint_list：文件系统挂载点链表。
lock：VFS 锁。
fh_lock：目录句柄锁。
fs_lock：文件系统锁。
fs_hook：文件系统钩子函数。
fs_cache：文件系统缓存。
cur_file：当前文件。

2.2 VFS 全局变量

VFS 全局变量定义如下：

vfs_info_t g_vfs;

g_vfs 变量是 VFS 结构体的全局变量，它包含了 VFS 的所有信息。

3 VFS 文件操作接口

VFS 提供了丰富的文件操作接口，包括文件符操作接口、文件系统操作接口、文件目录操作接口、文件操作接口、硬盘操作接口和高级文件系统接口。

3.1 文件描述符操作接口

文件描述符操作接口包括：

int open(const char *pathname, int flags, ...) → int：打开一个文件。
int close(int fd)：关闭一个文件。
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count)：从文件中读取数据。
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count)：向文件中写入数据。
int fcntl(int fd, int cmd, ...)：控制文件。
int ioctl(int fd, unsigned long request, ...)：向文件发送控制命令。
int dup(int fd)：复制一个文件描述符。
int dup2(int fd1, int fd2)：复制一个文件描述符并关闭原文件描述符。

3.2 文件系统操作接口

文件系统操作接口包括：

int mount(const char *source, const char *target, const char *filesystemtype, unsigned long mountflags)：挂载一个文件系统。
int umount(const char *target)：卸载一个文件系统。
int mountpoint(const char *target)：获取一个文件系统的挂载点。
int pivot_root(const char *new_root, const char *put_old)：切换根文件系统。