Linux sysfs文件系统实现之顺聊Linux文件系统实现

最近三天写了一个jefffs文件系统，是高仿sysfs文件系统实现的，所以想分享一下sysfs文件系统的实现过程，顺道分享一下我对文件系统的一点理解，希望能对看文章的人有点帮助，有帮助记得打赏、打赏、打赏啊（哈哈）。

有人说既然是实现了jefffs为什么不讲下jefffs呢，因为我也痛恨山寨货，虽然本人曾经在深圳华强北帮别人卖过山寨笔记本，但是不能说我不恨它，是这个道理吧。

说到文件系统，用linux的人天天在终端命令行里面狂敲，机械键盘就用来助威提神看谁敲的更响更有节奏感。我们每天见到一些目录和文件，虽然看到的是目录和文件，但是明白些linux底层文件系统就能look through到c语言的数据结构，正如有牛人说他的母语是c语言一样，他认为万事万物都能用c语言来表达。

首先看一下linux下面的文件结构是什么样，图1:（画的丑，请见谅）

可以看到这个树形结构从“/”目录开始，“/”相当于文件系统的祖宗，其他的结构都要从这里派生。这个图最关键的一点就是想说明每一个目录或者一个文件在linux中都用一个dentry结构来表示。这个可能是最大的误解，不要以为dentry只是代表一个目录。

还想强调一点的是，希望看完此文章以后，再看linux终端下的文件和路径，你就直接把它想象成一个一个树形连接的dentry结构就好了，就像《越狱》的男主角迈克一样，它看到一个台灯，就直接看到里面的线圈。

文件系统的实现最最主要的一件事情就是建立dentry，在文件系统内部建立一整套树形结构的dentry，然后挂载在'/'的树下面去，我们会发现linux kernel文件系统的实现过程中，做的最主要的事情就是玩命的建立一个根dentry,由struct super_block结构中的s_root成员来指向，根dentry建立以后就可以来挂载了，

我们一般在linux下面会敲这样的命令：

mount sysfs -t sysfs /sys

可以认为这个命令就是把sfsfs文件系统中的根dentry替换到“/”下面的sys的dentry结构，替换以后'/'下sys结构下的所有文件就消失，其实只是暂时雪藏看不到了，就变成sysfs文件系统从根dentry开始的所有文件和目录，当初的/sys的inode号也会变成sfsfs文件系统根目录的inode号，因为dentry结构就指向了inode结构，inode结构中用ino成员表示inode号，当初的/sys可能属于ext4文件系统，现在换东家了变成了sysfs文件系统的成员了，当然了，umount sysfs以后，就会恢复原貌。

接着再上一张(dao)图(cai)：图2:

如上文所说，要想建立文件系统，就要建立一串一串的dentry结构，在sysfs文件系统mount初始化的过程中，就建立起了根dentry.接下来的工作就是从这个根dentry上面做文章，来挂串串了。

我们看图2，sysfs每一个目录或者文件都有一个dentry结构，dentry下面有inode,dentry有一个私有变量d_fsdata，这是指向kernfs_node数据结构的，然后kernfs_node也有一个私有变量priv,对于一个目录来说，priv指向的是大名鼎鼎的kobject成员，对于一个文件来说，priv指向的是attribute数据结构。

当调用kobject_init_and_add函数时，就可以往parent的kernfs_node挂上kernfs_node结构，这样一个个kernfs_node挂上去以后不是还没有满足挂上一个个的dentry吗，先不用急，当用户层输入ls命令的时候会调用到inode数据结构中inode_operations函数集里面的lookup函数，此时，根据dentry底下已经连接好的kernfs_node结构模型再把上层的dentry和inode结构通通建好，此时dentry结构建立完毕。

现在说说kobject,从图上可知，dentry结构和kernfs_node结构都建立好以后，kobject（属于一个目录）自然而然一个个kobject都能随之链起来。

我们经常在用户层read或者write sysfs文件系统一个文件时，其实就是首先调用到kernfs_node中的函数集kernfs_ops中的读写方法，然后会调用kernfs_node的父kernfs_node中的kobject中的读写方法，kobject中有成员指向一个个attribute,而这个attribute又是包含在像bin_attribute结构中,从而调用到针对本文件的读写方法。

最后简单说说kset,kset包含一个kobject结构，把kset插入到sysfs文件系统中，其实就是跟上面一个把kobject插进去，构建kernfs_node,从而构建dentry结构.

本文就此结束，这是我的一些理解，如果不对，欢迎牛人指点，我迅速整改。

（完）