Linux虚拟文件系统--文件路径名的解析(上)

文件路径名的解析是VFS中最基本也是最频繁用到的一个部分，它的代码实现还是十分繁杂的，主要是因为除了普通文件名的解析，内核还要考虑各种可能出现的情况，如一个目录下挂载了多个文件系统，路径中的符号链接等等……后面我会分几次将整个过程进行一个尽量仔细的分析,其中所涉及到的各种数据结构在ULK等相关内核书籍上都有比较详细的介绍，就不列出来了

文件路径名的解析路口函数为path_lookup(),如下:

int path_lookup(const char *name, unsigned int flags,struct nameidata *nd){return do_path_lookup(AT_FDCWD, name, flags, nd);}

name:路径名

flags:查找操作的标识

struct nameidata:用于保存当前的相关查找结果

这里可以看到path_lookup()只是对do_path_lookup()的一层封装

static int do_path_lookup(int dfd, const char *name,unsigned int flags, struct nameidata *nd){/*path_init进行一些搜索前的初始化工作，主要是确定起始搜索的起点并保存在nd中*/int retval = path_init(dfd, name, flags, nd);if (!retval)//初始化没问题的话就开始解析retval = path_walk(name, nd);if (unlikely(!retval && !audit_dummy_context() && nd->path.dentry &&nd->path.dentry->d_inode))audit_inode(name, nd->path.dentry);if (nd->root.mnt) {path_put(&nd->root);nd->root.mnt = NULL;}return retval;}

static int path_init(int dfd, const char *name, unsigned int flags, struct nameidata *nd){int retval = 0;int fput_needed;struct file *file;nd->last_type = LAST_ROOT; /* if there are only slashes... */nd->flags = flags;nd->depth = 0;nd->root.mnt = NULL;if (*name=='/') {//如果文件路径是以绝对路径的形式给出set_root(nd);//设置nd的根目录nd->path = nd->root;//当前的path从根目录开始path_get(&nd->root);} else if (dfd == AT_FDCWD) {struct fs_struct *fs = current->fs;read_lock(&fs->lock);nd->path = fs->pwd;//获取当前目录的pathpath_get(&fs->pwd);read_unlock(&fs->lock);} else {struct dentry *dentry;/*根据dfd，从当前进程的fs_struct结构的fdtable中取出文件描述符指针*/file = fget_light(dfd, &fput_needed);retval = -EBADF;if (!file)goto out_fail;//从文件描述符中获取dentrydentry = file->f_path.dentry;retval = -ENOTDIR;if (!S_ISDIR(dentry->d_inode->i_mode))//如果不是目录goto fput_fail;//相应的权限检查retval = file_permission(file, MAY_EXEC);if (retval)goto fput_fail;nd->path = file->f_path;//获取pathpath_get(&file->f_path);fput_light(file, fput_needed);}return 0;fput_fail:fput_light(file, fput_needed);out_fail:return retval;}

注意之前传递进来的dfd为AT_FDCWD，因此path_init中只有可能出现前两种情况:1.路径以绝对路径的方式给出 2.路径以相对路径的方式给出。此时nd中的path保存了查找的起始目录，对于第一种情况，即为'/'，第二种情况起始目录要从当前进程的fs结构中提取。

下面通过path_walk()开始进行解析，我们直接进入path_walk()-->link_path_walk()-->__link_path_walk()进行分析，因为前面几个函数都没做什么实质性的工作。

static int __link_path_walk(const char *name, struct nameidata *nd){struct path next;struct inode *inode;int err;unsigned int lookup_flags = nd->flags;while (*name=='/')//忽略文件名前面的'/'name++;if (!*name)goto return_reval;inode = nd->path.dentry->d_inode;//获取当前目录的inodeif (nd->depth)lookup_flags = LOOKUP_FOLLOW | (nd->flags & LOOKUP_CONTINUE);/* At this point we know we have a real path component. */for(;;) {unsigned long hash;struct qstr this;unsigned int c;nd->flags |= LOOKUP_CONTINUE;err = exec_permission_lite(inode);//进行访问权限的检查 if (err)break;this.name = name;//当前进行解析的文件名分量c = *(const unsigned char *)name;hash = init_name_hash();//hash值初始化为0/*计算当前文件名分量的hash值*/do {name++;hash = partial_name_hash(c, hash);c = *(const unsigned char *)name;} while (c && (c != '/'));this.len = name - (const char *) this.name;//保存文件名分量的长度this.hash = end_name_hash(hash);//保存当前文件名分量的hash值/* remove trailing slashes? */if (!c)//文件名解析完毕goto last_component;while (*++name == '/');//跳过'/'if (!*name)goto last_with_slashes;/* * "." and ".." are special - ".." especially so because it has * to be able to know about the current root directory and * parent relationships. */  /*如果检测到之前分析的文件名分量的第一个字符为'.'*/if (this.name[0] == '.') switch (this.len) {default:break;case 2://文件名长度为2并且下一个字符也为'.'则表明要退回到上级目录if (this.name[1] != '.')break;follow_dotdot(nd);inode = nd->path.dentry->d_inode;//注意这里没有break，因此将通过后面的continue直接回到循环开头case 1://长度为1表示当前目录，则直接忽略即可continue;}/*下面的部分用来处理普通的文件路径分量(不为.和..)*/  /*如果底层文件系统的dentry定义了d_op和d_hash则调用文件系统中的d_hash进行hash值的计算*/if (nd->path.dentry->d_op && nd->path.dentry->d_op->d_hash) {err = nd->path.dentry->d_op->d_hash(nd->path.dentry,    &this);if (err < 0)break;}//do_lookup执行实际的查找，注意nd中的path对应的是父目录，而this是对应的当前解析的路径分量err = do_lookup(nd, &this, &next);if (err)break;err = -ENOENT;inode = next.dentry->d_inode;//获取刚刚解析的路径分量的inodeif (!inode)goto out_dput;if (inode->i_op->follow_link) {//如果刚刚解析的路径为符号链接，则通过do_follow_link进行处理err = do_follow_link(&next, nd);if (err)goto return_err;err = -ENOENT;inode = nd->path.dentry->d_inode;if (!inode)break;} else//不为符号链接，则路径分量解析完毕，根据next更新nd中的path准备解析下一个分量path_to_nameidata(&next, nd);err = -ENOTDIR; if (!inode->i_op->lookup)//如果刚刚解析的路径分量对应的inode没有定义lookup函数，break;  //则无法以此为父目录进行解析了continue;//这里标识一次解析完毕，跳转到开头继续解析下一个分量/* here ends the main loop */last_with_slashes:lookup_flags |= LOOKUP_FOLLOW | LOOKUP_DIRECTORY;last_component://到了最后一个分量/* Clear LOOKUP_CONTINUE iff it was previously unset */nd->flags &= lookup_flags | ~LOOKUP_CONTINUE;if (lookup_flags & LOOKUP_PARENT)//如果最终要查找的是最后一个路径分量的父目录goto lookup_parent;/*下面的查找过程和上面的基本一致*/if (this.name[0] == '.') switch (this.len) {default:break;case 2:if (this.name[1] != '.')break;follow_dotdot(nd);inode = nd->path.dentry->d_inode;/* fallthrough */case 1:goto return_reval;}if (nd->path.dentry->d_op && nd->path.dentry->d_op->d_hash) {err = nd->path.dentry->d_op->d_hash(nd->path.dentry,    &this);if (err < 0)break;}err = do_lookup(nd, &this, &next);if (err)break;inode = next.dentry->d_inode;if (follow_on_final(inode, lookup_flags)) {err = do_follow_link(&next, nd);if (err)goto return_err;inode = nd->path.dentry->d_inode;} elsepath_to_nameidata(&next, nd);err = -ENOENT;if (!inode)break;if (lookup_flags & LOOKUP_DIRECTORY) {err = -ENOTDIR; if (!inode->i_op->lookup)break;}goto return_base;lookup_parent://如果目标是最后一个分量的父目录，则不用进行查找了，//因为nd的path总是指向当前要分析的路径的父目录的//下面只需要对nd的last_tpye字段进行处理，表示最后一个分量的类型nd->last = this;nd->last_type = LAST_NORM;if (this.name[0] != '.')goto return_base;if (this.len == 1)nd->last_type = LAST_DOT;else if (this.len == 2 && this.name[1] == '.')nd->last_type = LAST_DOTDOT;elsegoto return_base;return_reval:/* * We bypassed the ordinary revalidation routines. * We may need to check the cached dentry for staleness. */if (nd->path.dentry && nd->path.dentry->d_sb &&    (nd->path.dentry->d_sb->s_type->fs_flags & FS_REVAL_DOT)) {err = -ESTALE;/* Note: we do not d_invalidate() */if (!nd->path.dentry->d_op->d_revalidate(nd->path.dentry, nd))break;}return_base:return 0;out_dput:path_put_conditional(&next, nd);break;}path_put(&nd->path);return_err:return err;}

其中几个比较重要的函数，follow_dotdot()--退回到上级目录, do_lookup()--普通文件名的实际查找工作, do_follow_link()--追踪符号链接，在下篇博文再拿出来进行具体分析。