Inode结构：操作inode的函式

　　就跟super_block结构一样，每一个inode都有一个i_op的字段用来记录一组操做inode的函式。
　　
　　struct inode_operations *i_op;
　　
　　接下来，我们就来看看inode_operations结构里各个函式是做什么用的:
　　
　　· create(dir，dentry，mode)
　　
　　当我们要产生一个新的档案时，Kernel必须要先为这个档案产生一个inode，当然，配置inode内存这种事是属于VFS的工作范围，但是产生一个inode这件事跟档案系统本身有蛮大的关系，因此，VFS会呼叫档案系统里i_op->create()来做些额外的事，那i_op这个字段是打那儿来的呢? 因为一个档案一定是位于某个目录底下，所以，i_op这个字段就是从档案所在目录的inode里取出来的。而传给create()的dir就是那个目录的dentry指针，dentry则是我们要产生的档案的dentry (此时dentry已经配置好，但内部的数据却还没填入)，而mode则是产生档案时所给的模式。我们知道Linux里有很多种的inode，有的是代表普通档案，有的则是代表目录，还有代表socket，pipe的。不同种类的inode其i_op所提供的函式都不尽相同，像一个普通的档案，我们根本不可能去呼叫它的create()函式，因为它不是目录，它没办法在目录底下产生一个inode。而像代表目录的inode就必须要提供create()才行，不然没办法在其底下产生子目录或档案。
　　
　　· lookup(dir，dentry)
　　
　　这个函式也是代表目录的inode所应该提供的。比方说我们有一个档案叫/usr/tmp/hello.txt，如果我们想读取这个档案的内容时，第一步就是要开启这个档案，如果要开启这个档案，我们首先就得先找到这个档案的inode。那Kernel是怎么找到它的inode的呢? 它会呼叫根目录的inode->i_op->lookup()找到/usr的dentry，则呼叫/usr目录的inode->i_op_lookup()找到/usr/tmp的dentry，接着再呼叫/usr/tmp的inode->i_op->lookup()找到/usr/tmp/hello.txt的dentry。而从它的dentry我们自然可以取得它的inode。而lookup()的用处就是从dir目录底下找到名称跟dentry指定的相同的档案dentry，基本上，这是属于档案系统应该做的事，VFS只负责帮你配置好dentry结构，并填入要找的文件名称。
　　
　　· link(old_dentry，dir，dentry)
　　
　　在Linux里，除了symbolic link之外，还有一种叫hard link的东西，symbolic link有它自己的inode，只是其内容指到别的档案的路径而已，但是hard link却是跟指到的档案共享一个inode，但是，hard link只能跟指到的档案位于同一个档案系统而已。当被指到的档案被删除时，只是你看不到那个档案而已，事实上，档案仍然是存在的，你可以使用之前建立的hard link来读取它。系统有提供一个叫ln的命令可以产生hard link，有兴趣的朋友可以试试看。而就programmer来讲，系统也提供了一个叫link()的系统呼叫来做hard link。link()在准备好一切之后，会呼叫i_op->link()去处理档案系统方面要做的事，i_op->link()至少应该要将inode->i_nlink的值加一才行。在i_op->link()的参数里，old_dentry是指被指到档案的dentry，dir是指我们所要产生的link所在目录的dentry，至于dentry则是要产生的link的dentry。这个函式是代表目录的inode所应该提供的。
　　
　　· unlink(dir，dentry)
　　
　　相信很多人都用过unlink()这个系统呼叫，这是用来将dir指到的目录底下的dentry档案删除掉。在真正删除之前，它会去检查dentry->d_inode->i_nlink是否归0，只有在nlink的值是0时才会删除。unlink()系统呼叫最后会呼叫i_op->unlink()去做档案系统额外要做的事，它至少应该把dentry->d_inode->i_nlink的值减一才对。跟i_op->link()一样，i_op->unlink()也是目录型别的inode所应提供的。
　　
　　· symlink(dir，dentry，symname)
　　
　　这个函式故名思义就是用来产生symbolic link用的。dir是symbolic link所在的目录dentry，symname则是symbolic link的内容，通常是个路径名称，至于dentry则是symbolic link本身的dentry。系统提供了一个symlink()的系统呼叫，就是用来做symbolic link的，它最后也是呼叫i_op->symlink()来处理。当然，每个档案系统内部要如何产生symbolic link的方式不尽相同，以ext2来讲，如果symname的长度小于60个byte的话，那在Ext2而言，这是一个fast symbolic link，因为路径名称就直接存在inode结构里，不用另外读取disk，所以，当i_op->symblink()被呼叫时，它的工作就是将路径名称加到inode里，但是如果大于等于60个byte，那就称为slow symbolic link，symname的内容会被放到disk上的block里，此时，i_op->symlink()就需要配置一个block存放symname的内容。这个函式也是目录型别的inode所应提供的，当然，如果你不想提供的话，也可以直接设成NULL。
　　
　　· mkdir(dir，dentry，mode)
　　
　　这个函式就是在产生一个目录时用，系统有提供mkdir()系统呼叫来产生目录，而这个系统呼叫最后会呼叫i_op->mkdir()来做底层的事情。dir是指我们要产生的目录所在的目录，至于dentry则是要产生的目录dentry，mode则是目录的权限。之前我们曾说过，每个inode->i_nlink记录了hard link的个数，而事实上，在代表目录的inode里，i_nlink的意义则跟它很像，它的意思是指目录里有几个档案或子目录，所以，每个目录刚产生时，它的i_nlink的都是2，因为，每个目录至少有二个子目录，分别是"."和".."。当产生完子目录之后，dir->d_inode->i_nlink的值也应该加1才对。如果inode是目录的话，那它应该提供这个函式才对。
　　
　　· rmdir(dir，dentry)
　　
　　i_op->rmdir()所做的事是跟mkdir()是相反的。跟mkdir()一样，i_op->rmdir()最后也会被rmdir()系统呼叫所使用。当VFS要呼叫rmdir()之前，它会先替我们把要删除的目录名称dentry找到，并把其父目录的dentry也找到，其中dir就是其父目录dentry，dentry就是指要删除的目录的dentry。当然，在呼叫i_op->rmdir()去删除目录时，VFS会先呼叫permission()并检查我们是否可以删除此目录并检查目录此时的状态，比方像目录是否现在被mount，是否为系统根目录，以及使用者要删除的是否为目录等等。所以，i_op->rmdir()要做的事就是纯粹检查目录是否为空的，是否目前还有别人在使用它，并做好删除目录的事情。如果inode是目录的话，那它应该提供这个函式才对。
　　
　　· mknod(dir，dentry，mode，rdev)
　　
　　在Linux里，也有一个命令是叫mknod。mknod命令主要是用来产生的special file，像是character device，block device，或fifo，socket之类的东西。同时，系统里也有一个系统呼叫mknod()，这个mknod()系统呼叫不尽可以产生特殊档案，也可以产生一般的档案，详情可见其man page。而事实上，mknod()系统呼叫最后也是呼叫档案系统的mknod()函式。mknod()系统呼叫会先检查user给的参数是否对，像是如果你指定要产生一个目录，VFS就先把你踢掉，除此之外，VFS还会先替你产生一个空的dentry用来放要产生的档案，当然，它也会检查user是否有权力产生这个档案，最后，它会把重头戏都交给i_op->mknod()去做。而i_op->mknod()要做什么呢? 当然，这部分是跟各个档案系统内部有关，基本上，这个函式需要在dir这个目录底下产生一个inode，其模式为mode，如果mknod()要产生的档案是device的话，那rdev就这个device的major number与minor number组合。除此之外，最重要的一件事就是要根据mode，在inode->i_op填入适当的值，比方说，如果产生一个character device，那inode->i->op应该指定一组操作character device的函式，如果产生的是普通档案的话，那inode->i_op也应填入操作普通档案inode的函式。这个函式对代表inode的目录而言，也是应该要提供的。
　　
　　· rename(old_dir，old_dentry，new_dir，new_dentry)
　　
　　这个函式是用来将位于old_dir里的old_dentry档案改名为new_dir里的new_dentry文件名称。档案系统所提供的rename()要做的事就是根据系统的implementation把改名字的事情做好，其它像是权限的检查在上层VFS会帮我们做好。要注意的是，old_dir->d_inode->i_nlink的值应该减一，而new_dir->d_inode->i_nlink的值则是应该加一。这个函式在Kernel里只有被系统呼叫rename()呼叫而已。有的人可能会以为这个函式应该由代表档案的inode提供，但事实上，这个函式必须要由代表目录的inode提供。理由就留给各位去想了。
　　
　　· readlink(dentry，buffer，buflen)
　　
　　只有当inode是代表一个symbolic link时，才需要提供这个函式，其它诸如档案或目录是不用提供这个函式的。这个函式的用处在于读取symbolic link的内容，也就是读取symbolic link指到的档案路径。跟上面其它的函式一样，这个函式最后也是会被系统呼叫readlink()所呼叫。至于readlink()要如何做是跟档案系统的implementation有关。像ext2，当档案路径的长度小于60个时，会直接从inode里读出资料，如果不是，则会读取disk上记录路径的block内容。dentry是代表symbolic link的inode，buffer是要路径存放的位置，至于buflen则是buffer的长度。
　　
　　· follow_link(dentry，base，follow)
　　
　　跟前一个函式一样，follow_link()这个函式只有symbolic link的inode需要提供。我们知道，当我们读到一个symbolic link叫a时，如果a指到/usr/hello.txt的话，那当我们读a时，事实上会读到/usr/hello.txt。这部分的工作就是由follow_link()完成的。这部分的转换就使用者的观点来看是不会感觉到的。在Linux里，并没有一个系统呼叫会呼叫follow_link()的。这个函式事实上是由lookup_dentry()呼叫do_follow_link()，再由do_follow_link()呼叫i_op->follow_link()。在Kernel里，寻找某个档案的inode是由namei()，再由它呼叫lookup_dentry()完成的，lookup_dentry()会由目录的最上层一层一层的找，如果找到的档案是symbolic link时，它最后会呼叫symbolic link的follow_link()，而follow_link()应该要读取所指到的档案路径，并且再呼叫lookup_dentry()去找这个档案，找到之后，再把它的dentry传回去。
　　
　　· readpage(file，page)
　　
　　在Linux里，每一个inode都代表一个档案或目录，而每一个档案在系统中则是由一个file结构所记录，readpage()就是将此file里的page内容读进来。基本上，VFS已经提供了一个readpage()的函式叫generic_readpage()，定义在，可以直接使用这个函式。
　　
　　· writepage(file，page)
　　
　　这个函式则是跟readpage()相反，是将page中的内容写回file里。但是，在VFS里并没有提供这样的一个函式可供使用，所以，如果有需要的话，需要自己提供。
　　
　　· bmap(inode，block)
　　
　　bmap()主要是用在做内存映像时用的。block是一个数字，它代表的是inode所代表的档案逻辑上的第几个block，bmap()负责将这个block的序号转换成disk上的区块序号。
　　
　　· truncate(inode)
　　
　　truncate()的作用就是用来将inode所代表的档案长度减小或增加，当然，详细的implementation是要依照系统而有所不同。至于最后的长度应该是多少，则是由VFS在呼叫i_op->truncate()之前将想要改变的长度填在inode->i_size里。
　　
　　· permission(inode，mask)
　　
　　故名思义，这个函式用来检查inode的权限，一般来讲，i_op->permission()在Kernel里并不会被直接呼叫，VFS提供一个也叫permission()函式，这个函式会去呼叫i_op->permission()。一般系统里如果要检查权限都是直接呼叫VFS提供的permission()，再由VFS的permission()去呼叫i_op->permission()。如果档案系统有提供i_op->permission()时，那就以i_op->permission()的结果为准。如果没有，就依照VFS的标准来做。mask的可以是MAY_READ，MAY_WRITE，和MAY_EXEC这三个值的OR组合。
　　
　　· smap(inode，sector)
　　
　　smap()的作用跟bmap()很像，但是，sector在这里指到是disk上的sector number。而不是逻辑上的block number。大部分的档案系统都没有提供这个函式，除了在umsdos有提供之外。
　　
　　· updatepage(file，page，offset)
　　
　　关于这个函式我也不太清楚，不过，可以知道的是，这个函式目前只有NFS档案系统有提供。有兴趣的朋友可以参考NFS的原始码。
　　
　　· revalidate(dentry)
　　
　　由于NFS有cache的问题，所以，这个函式主要也是在NFS中所使用的，为的是将dentry->i_node的内容做refresh。在里有一个函式叫do_revalidate()就会呼叫这个函式，很多系统呼叫像stat等都会呼叫do_revalidate()对inode做refresh。
　　
　　如果我们去看inode_operations结构的内容，就可以发现第一个字段是default_file_ops。其实这也是一组的函式，在Linux里，每一个档案都会有一个file结构来描述，而每一个file结构都会定义一组的函式来操作file结构，在inode里，也同时记录了用来操作inode所代表的档案的函式。在开始讲操作file结构的函式之前，让我们来看看file结构的内容。
　　

原文转自：http://www.ltesting.net