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Linux内核设计与实现笔记

发表于:2014-1-07 10:27

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 作者:bobbylee0810    来源:51Testing软件测试网采编

  系统内所有文件系统不但依赖VFS共存,而且也依靠VFS系统协同工作
  VFS使得用户可以直接使用open/read/write等系统调用,而无需考虑具体文件系统和实际物理介质。
  VFS中具有四个主要的对象类型:
  超级块 super_block
  代表一个已安装的文件系统
  通常对应于存放在磁盘特定扇区中的文件系统超级块或文件系统控制块。
  索引节点 inode
  代表文件系统中(虽然索引节点仅当文件被访问时,才在内存中创建)的一个文件,它也可以是设备或管道这样的特殊文件
  包含内核在操作文件或目录时需要的全部信息
  目录項对象 denty
  代表一个目录项,是路径的一个组成部分
  VFS把目录当作文件对待,所以路径/bin/vi中,bin和vi都属于文件--bin是特殊的目录而vi是一个普通文件,路径中的每个组成部分由有一个索引节点对象表示。每个denty代表路径中的一个特定部分,/,bin和vi都属于denty,前两个是目录,后一个是文件。
  文件对象 file
  表示进程已经打开的文件(即一大开的文件在内存中的表示)。
  块I/O层
  字符设备和块设备的根本区别在于他们是否可以被随机访问,就是能否在访问设备时随意地从一个位置跳转到另一个位置。
  1.块设备中最小的可寻址单元是扇区。扇区一般是2的整数倍,最常见的是512字节大小的。
  2.当一个快被调入内存时,它要存储在一个缓冲区中,每个缓冲区都有一个对应的描述符,buffer_head(缓冲区头<linux/buffer_head.h>,包含缓冲区所需要的所有信息)。
  3.目前内核中块I/O操作的基本容器由bio结构体表示<linux/bio.h>,代表正在现场执行的I/O操作,管理相关信息。
  4.I/O调度程序,在请求提交前,先执行名为合并和排序的预操作。
  I/O调度程序将磁盘I/O资源分配给系统中所有挂起的块I/O请求。这种资源分配是通过将请求队列中挂起的请求合并和排序来完成的。而进程调度程序的作用是将处理器资源分配给系统中的运行进程。
  I/O调度程序的工作是管理块设备的请求队列。整个请求队列按扇区增长的方向排列,使所有请求按硬盘上扇区的排列顺序有序排列(尽可能),这样可以缩短单独一次请求的寻址时间,更重要的优化在于,通过保持磁盘头以直线方向移动,缩短了有所请求的磁盘寻址时间。该排序算法类似于电梯调度。
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