Linux/Unix inode、vnode、dentry、file、进程表、文件表（中）

般我们讲，都说进程有文件描述符表，文件描述符表中的指针指向某个inode，这中间省略了file，dentry对象，对准确理解VFS结构无益，本文结合网络所查，并根据APUE8.3和LKD13.11章节校对,总结在下，希望有用。　　

　内核中，对应于每个进程都有一个文件描述符表，表示这个进程打开的所有文件。文件描述表中每一项都是一个指针，指向一个用于描述打开的文件的数据块———file对象，file对象中描述了文件的打开模式，读写位置等重要信息，当进程打开一个文件时，内核就会创建一个新的file对象。需要注意的是，file对象不是专属于某个进程的，不同进程的文件描述符表中的指针可以指向相同的file对象，从而共享这个打开的文件。file对象有引用计数，记录了引用这个对象的文件描述符个数，只有当引用计数为0时，内核才销毁file对象，因此某个进程关闭文件，不影响与之共享同一个file对象的进程.

　　file对象中包含一个指针，指向dentry对象。dentry对象代表一个独立的文件路径，如果一个文件路径被打开多次，那么会建立多个file对象，但它们都指向同一个dentry对象。

　　dentry对象中又包含一个指向inode对象的指针。inode对象代表一个独立文件。因为存在硬链接与符号链接，因此不同的dentry对象可以指向相同的inode对象.inode 对象包含了最终对文件进行操作所需的所有信息，如文件系统类型、文件的操作方法、文件的权限、访问日期等。

　　打开文件后，进程得到的文件描述符实质上就是文件描述符表的下标，内核根据这个下标值去访问相应的文件对象，从而实现对文件的操作。

　　注意，同一个进程多次打开同一个文件时，内核会创建多个file对象。

　　当进程使用fork系统调用创建一个子进程后，子进程将继承父进程的文件描述符表，因此在父进程中打开的文件可以在子进程中用同一个描述符访问。

 

在Linux中，进程是通过文件描述符（file descriptors，简称fd）而不是文件名来访问文件的，文件描述符实际上是一个整数。Linux中规定每个进程能最多能同时使用NR_OPEN个文件描述符，这个值在fs.h中定义，为1024*1024（2.0版中仅定义为256）。 fd是文件描述符表的索引！！！

每个文件都有一个32位的数字来表示下一个读写的 字节位置，这个数字叫做文件位置。每次打开一个文件，除非明确要求，否则文件位置都被置为0，即文件的开始处，此后的读或写操作都将从文件的开始处执行， 但你可以通过执行系统调用LSEEK（随机存储）对这个文件位置进行修改。Linux中专门用了一个数据结构file来保存打开文件的文件位置，这个结构 称为打开的文件描述（open file description）。这个数据结构的设置是煞费苦心的，因为它与进程的联系非常紧密，可以说这是VFS中一个比较难于理解的数据结构。

 

file结构中主要保存了文件位置，此外，还把指向该文件索引节点的指针也放在其中。file结构形成一个双链表，称为系统打开文件表，其最大长度是NR_FILE，在fs.h中定义为8192。

file结构在include\linux\fs.h中定义如下：

[cpp]  view plain copy

1. struct file   
2.   
3. {  
4.   
5.  struct list_head        f_list;      
6.   
7.  struct dentry           *f_dentry;   
8.   
9.  struct vfsmount         *f_vfsmnt;   
10.   
11.  struct file_operations  *f_op;       
12.   
13.  mode_t f_mode;                                    
14.   
15.  loff_t f_pos;                                     
16.   
17.  unsigned short f_flags;                           
18.   
19.  unsigned short f_count;                             
20.   
21.  unsigned long f_reada, f_ramax, f_raend, f_ralen, f_rawin;  
22.   
23.    
24.   
25.  int f_owner;                    
26.   
27.  unsigned int         f_uid, f_gid;    
28.   
29.  int                 f_error;         
30.   
31.    
32.   
33.  unsigned long f_version;             
34.   
35.  void *private_data;                        
36.   
37. };  
38. 
    

 inode 或i节点是指对文件的索引。如一个系统，所有文件是放在磁盘或flash上，就要编个目录来说明每个文件在什么地方，有什么属性，及大小等。就像书本的目录一样，便于查找和管理。这目录是操作系统需要的，用来找文件或叫管理文件。许多操作系统都用到这个概念，如linux， 某些嵌入式文件系统等。当然，对某个系统来说，有许多i节点。所以对i节点本身也是要进行管理的。

  在linux中，内核通过inode来找到每个文件，但一个文件可以被许多用户同时打开或一个用户同时打开多次。这就有一个问题，如何管理文件的当前位移量，因为可能每个用户打开文件后进行的操作都不一样，这样文件位移量也不同，当然还有其他的一些问题。所以linux又搞了一个文件描述符（file descriptor）这个东西，来分别为每一个用户服务。每个用户每次打开一个文件，就产生一个文件描述符，多次打开就产生多个文件描述符，一一对应，不管是同一个用户，还是多个用户。该文件描述符就记录了当前打开的文件的偏移量等数据。所以一个i节点可以有0个或多个文件描述符。多个文件描述符可以对应一个i节点。 

1. struct inode {  
2. 　　struct list_headi_hash;  
3. 　　struct list_headi_list;  
4. 　　struct list_headi_dentry;  
5. 　　struct list_headi_dirty_buffers;  
6. 　　unsigned longi_ino;   
7. 　　atomic_t i_count;   
8. 　　kdev_t i_dev;   
9. 　　umode_t i_mode;   
10. 　　nlink_t i_nlink;   
11. 　　uid_t i_uid;   
12. 　　gid_t i_gid;   
13. 　　kdev_t i_rdev;   
14. 　　off_t i_size;   
15. 　　time_t i_atime;   
16. 　　time_t i_mtime;   
17. 　　time_t i_ctime;   
18. 　　unsigned long i_blksize;   
19. 　　unsigned long i_blocks;   
20. 　　unsigned long i_version;   
21. 　　unsigned short i_bytes;  
22. 　　struct semaphore i_sem;  
23. 　　struct rw_semaphore i_truncate_sem;  
24. 　　struct semaphore i_zombie;  
25. 　　struct inode_operations *i_op;  
26. 　　struct file_operations *i_fop;  
27. 　　struct super_block *i_sb;   
28. 　　wait_queue_head_t i_wait;  
29. 　　struct file_lock *i_flock;   
30. 　　struct address_space *i_mapping;  
31. 　　struct address_space i_data;  
32. 　　struct dquot *i_dquot [MAXQUOTAS];  
33. 　　  
34. 　　struct pipe_inode_info *i_pipe;  
35. 　　struct block_device *i_bdev;  
36. 　　struct char_device *i_cdev;  
37. 　　unsigned longi_dnotify_mask;   
38. 　　struct dnotify_struct *i_dnotify;   
39. 　　unsigned long i_state;   
40. 　　unsigned int i_flags;   
41. 　　unsigned char i_sock;   
42. 　　atomic_t i_write count;  
43. 　　unsigned int i_attr_flags;   
44. 　　__u32 i_generation;  
45. 　　union {  
46. 　　struct minix_inode_info minix_i;  
47. 　　struct ext2_inode_info ext2_i;  
48. 　　struct ext3_inode_info ext3_i;  
49. 　　struct hpfs_inode_info hpfs_i;  
50. 　　struct ntfs_inode_info ntfs_i;  
51. 　　struct msdos_inode_info msdos_i;  
52. 　　struct umsdos_inode_info umsdos_i;  
53. 　　struct iso_inode_info isofs_i;  
54. 　　struct sysv_inode_info sysv_i;  
55. 　　struct affs_inode_info affs_i;  
56. 　　struct ufs_inode_info ufs_i;  
57. 　　struct efs_inode_info efs_i;  
58. 　　struct romfs_inode_info romfs_i;  
59. 　　struct shmem_inode_info shmem_i;  
60. 　　struct coda_inode_info coda_i;  
61. 　　struct smb_inode_info smbfs_i;  
62. 　　struct hfs_inode_info hfs_i;  
63. 　　struct adfs_inode_info adfs_i;  
64. 　　struct qnx4_inode_info qnx4_i;  
65. 　　struct reiserfs_inode_info reiserfs_i;  
66. 　　struct bfs_inode_info bfs_i;  
67. 　　struct udf_inode_info udf_i;  
68. 　　struct ncp_inode_info ncpfs_i;  
69. 　　struct proc_inode_info proc_i;  
70. 　　struct socketsocket_i;  
71. 　　struct usbdev_inode_info usbdev_i;  
72. 　　struct jffs2_inode_infojffs2_i;  
73. 　　void *generic_ip;  
74. 　　} u;  
75. 　　};  

　　关于vnode节点，是VFS一部分，我还没来得及查证，但是如MOS（《现代操作系统》）10.6.4节所说，vnode用以识别inode是本地还是远程的，属于NFS的思想。日后再补。

http://www.cnblogs.com/zhaoyl/archive/2012/05/15/2502010.html

http://blog.chinaunix.net/uid-23123869-id-3402064.html