vfs的superblock、inode、dentry、file之间的关系

he common file model consists of the following object types:

<1>The superblock object

Stores information concerning a mounted filesystem. For disk-based filesystems, this object usually corresponds to a filesystem control block stored on disk.

<2>The inode object

Stores general information about a specific file. For disk-based filesystems, this object usually corresponds to a file control block stored on disk. Each inode object is associated with an inode number, which uniquely identifies the file within the filesystem.

<3>The file object

Stores information about the interaction between an open file and a process. This information exists only in kernel memory during the period when a process has the file open.

<4>The dentry object

Stores information about the linking of a directory entry (that is, a particular name of the file) with the corresponding file. Each disk-based filesystem stores this information in its own particular way on disk.

Figure 12-2 illustrates with a simple example how processes interact with files. Three different processes have opened the same file, two of them using the same hard link. In this case, each of the three processes uses its own file object, while only two dentry objects are requiredone for each hard link. Both dentry objects refer to the same inode object, which identifies the superblock object and, together with the latter, the common disk file.

dentry

　　一、dentry的定义 

　　dentry的中文名称是目录项，是Linux文件系统中某个索引节点(inode)的链接。这个索引节点可以是文件，也可以是目录。

　　二、dentry的结构：以下是dentry的结构体

　　struct dentry {

　　atomic_t d_count; 目录项对象使用计数器

　　unsigned int d_flags; 目录项标志

　　struct inode * d_inode; 与文件名关联的索引节点

　　struct dentry * d_parent; 父目录的目录项对象

　　struct list_head d_hash; 散列表表项的指针

　　struct list_head d_lru; 未使用链表的指针

　　struct list_head d_child; 父目录中目录项对象的链表的指针

　　struct list_head d_subdirs;对目录而言，表示子目录目录项对象的链表

　　struct list_head d_alias; 相关索引节点（别名）的链表

　　int d_mounted; 对于安装点而言，表示被安装文件系统根项

　　struct qstr d_name; 文件名

　　unsigned long d_time;

　　struct dentry_operations *d_op; 目录项方法

　　struct super_block * d_sb; 文件的超级块对象

　　vunsigned long d_vfs_flags;

　　void * d_fsdata;与文件系统相关的数据 

　　unsigned char d_iname [DNAME_INLINE_LEN]; 存放短文件名

　　}; 

　　三、dentry与inode

　　inode（可理解为ext2 inode）对应于物理磁盘上的具体对象，dentry是一个内存实体，其中的d_inode成员指向对应的inode。也就是说，一个inode可以在运行的时候链接多个dentry，而d_count记录了这个链接的数量。

　　按照d_count的值，dentry分为以下三种状态：

　　1、未使用（unused）状态：该dentry对象的引用计数d_count的值为0，但其d_inode指针仍然指向相关的的索引节点。该目录项仍然包含有效的信息，只是当前没有人引用他。这种dentry对象在回收内存时可能会被释放。

　　2、正在使用（inuse）状态：处于该状态下的dentry对象的引用计数d_count大于0，且其d_inode指向相关的inode对象。这种dentry对象不能被释放。

　　3、负（negative）状态：与目录项相关的inode对象不复存在（相应的磁盘索引节点 可能已经被删除），dentry对象的d_inode指针为NULL。但这种dentry对象仍然保存在dcache中，以便后续对同一文件名的查找能够 快速完成。这种dentry对象在回收内存时将首先被释放。

　　四、dentry与dentry_cache

　　dentry_cache简称dcache，中文名称是目录项高速缓存，是Linux为了提高目录项对象的处理效率而设计的。它主要由两个数据结构组成：

　　1、哈希链表dentry_hashtable：dcache中的所有dentry对象都通过d_hash指针域链到相应的dentry哈希链表中。

　　2、未使用的dentry对象链表dentry_unused：dcache中所有处于unused状态和negative状态的dentry对象都通过其d_lru指针域链入dentry_unused链表中。该链表也称为LRU链表。

　　目录项高速缓存dcache是索引节点缓存icache的主控器（master），也即 dcache中的dentry对象控制着icache中的inode对象的生命期转换。无论何时，只要一个目录项对象存在于dcache中（非 negative状态），则相应的inode就将总是存在，因为 inode的引用计数i_count总是大于0。当dcache中的一个dentry被释放时，针对相应inode对象的iput()方法就会被调用。

　　五、dentry_operations *d_op

　　struct dentry_operations {

　　int (*d_revalidate)(struct dentry *);

　　int (*d_hash) (struct dentry *, struct qstr *);

　　int (*d_compare) (struct dentry *, struct qstr *, struct qstr *);

　　void (*d_delete)(struct dentry *);

　　void (*d_release)(struct dentry *);

　　void (*d_iput)(struct dentry *, struct inode *);

　　};

　　d_revalidate:用于VFS使一个dentry重新生效。

　　d_hash:用于VFS向哈希表中加入一个dentry。

　　d_compare:dentry的最后一个inode被释放时（d_count等于零），此方法被调用，因为这意味这没有inode再使用此dentry；当然，此dentry仍然有效，并且仍然在dcache中。

　　d_release: 用于清除一个dentry。

　　d_iput:用于一个dentry释放它的inode（d_count不等于零）

　　六、d_parent和d_child

　　每个dentry都有一个指向其父目录的指针（d_parent），一个子dentry的哈希列表（d_child）。其中，子dentry基本上就是目录中的文件。

　　七、怎样从inode值得到目录名？

　　函数得到当前文件或目录的inode值后，进入dcache查找对应的dentry，然后顺着父目录指针d_parent得到父目录的dentry,这样逐级向上直到dentry= root,就得到全部目录名称。