诸葛孔明纵横异界txt:dentry和inode

dentry与inode的概念
2010-12-12 20:23
dentry与inode的概念
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; /* used by d_revalidate */
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。
下图（LDD3，fig12-2）清晰地描述了这几者之间的关系。
进程每打开一个文件，就会有一个file结构与之对应。同一个进程可以多次打开同一个文件而得到多个不同的file结构，file结构描述了被打开文件的属性，读写的偏移指针等等当前信息。
两个不同的file结构可以对应同一个dentry结构。进程多次打开同一个文件时，对应的只有一个dentry结构。Dentry结构存储目录项和对应文件（inode）的信息。
在存储介质中，每个文件对应唯一的inode结点，但是，每个文件又可以有多个文件名。即可以通过不同的文件名访问同一个文件。这里多个文件名对应一个文件的关系在数据结构中表示就是dentry和inode的关系。
Inode中不存储文件的名字，它只存储节点号；而dentry则保存有名字和与其对应的节点号，所以就可以通过不同的dentry访问同一个inode。
不同的dentry则是同个文件链接（ln命令）来实现的。