Операционная система UNIX

Рис. 4.8. Метаданные файла виртуальной файловой системы

Монтирование файловой системы

Прежде чем может состояться работа с файлами, соответствующая файловая система должна быть встроена в существующее иерархическое дерево.

Только после этого ядро сможет выполнять файловые операции, такие как создание, открытие, чтение или запись в файл. Эта операция встраивания получила название подключения или монтирования файловой системы.

Каждая подключенная файловая система представлена на независимом уровне в виде структуры

, аналоге записи таблицы монтирования дисковой файловой системы. Структуры всех подключенных файловых систем организованы в виде односвязного списка, в совокупности обеспечивая информацию, необходимую для обслуживания всего иерархического дерева, а также информацию о реальной файловой системе, которые не изменяются на протяжении работы. Первой записью списка всегда является корневая файловая система. В дальнейшем, список мы будем называть устоявшимся термином — таблица монтирования. Поля структуры приведены в табл. 4.3.

Таблица 4.3. Поля структуры vfs

struct vfs *vfs_next	Следующая файловая система в списке монтирования.
struct vfsops *vfs_op	Операции файловой системы.
struct vnode *vfs_vnodecovered	vnode, перекрываемый файловой системой.
int vfs_flag	Флаги: только для чтения, запрещен бит SUID и т.д.
int vfs_bsize	Размер блока файловой системы.
caddr_t vfs_data	Указатель на специфические данные, относящиеся к реальной файловой системе.

Поле

содержит указатель на данные реальной файловой системы. Например, для дисковой файловой системы s5fs, это поле указывает на суперблок, размещенный в памяти.

Поле

указывает на операции файловой системы, которые в терминах объектно-ориентированного подхода могут быть названы виртуальными методами объекта . Возможные операции файловой системы приведены в табл. 4.4. Поскольку они существенным образом зависят от архитектуры и конкретной реализации, поля заполняются указателями на соответствующие функции реальной файловой системы при ее монтировании.

Таблица 4.4. Операции файловой системы

int (*vfs_mount)()	Подключает файловую систему. Обычно операция включает размещение суперблока в памяти и инициализацию записи в таблице монтирования.
int (*vfs_unmount)()	Отключает файловую систему. Операция включает актуализацию данных файловой системы на накопителе (например, синхронизацию дискового суперблока и его образа в памяти).
int (*vfs_root)()	Возвращает корневой vnode файловой системы.
int (*vfs_statfs)()	Возвращает общую информацию о файловой системе, в частности: размер блока хранения данных, число блоков, число свободных блоков, число inode.
int (*vfs_sync)()	Актуализирует все кэшированные данные файловой системы.
int (*vfs_fid)()	Возвращает файловый идентификатор (fid — file Identifier), однозначно адресующий файл в данной файловой системе. В качестве fid может, например, выступать номер inode реальной файловой системы.
int (*vfs_vget)()	Возвращает указатель на vnode для файла данной файловой системы, адресованного fid.

Для инициализации и монтирования реальной файловой системы UNIX хранит коммутатор файловых систем (File System Switch), адресующий процедурный интерфейс для каждого типа файловой системы, поддерживаемой ядром. UNIX System V для этого использует глобальную таблицу, каждый элемент которой соответствует определенному типу реальной файловой системы, например s5fs, ufs или nfs. Элемент этой таблицы vfssw имеет поля, указанные в табл. 4.5.

Таблица 4.5. Коммутатор файловых систем

char *vsw_name	Имя типа файловой системы
int (*vsw_init)()	Адрес процедуры инициализации
struct vfsops *vsw_vfsops	Указатель на вектор операций файловой системы
long vsw_flag	Флаги

Взаимодействие структур виртуальной файловой системы показано на рис. 4.9.

Рис. 4.9. Структуры данных виртуальной файловой системы

Монтирование файловой системы производится системным вызовом mount(2). В качестве аргументов передаются тип монтируемой файловой системы, имя каталога, к которому подключается файловая система (точка монтирования), флаги (например, доступ к файловой системе только для чтения) и дополнительные данные, конкретный вид и содержимое которых зависят от реализации реальной файловой системы. При этом производится поиск vnode, соответствующего файлу — точке монтирования (операция

или трансляции имени), и проверяется, что файл является каталогом и не используется в настоящее время для монтирования других файловых систем.

Затем происходит поиск элемента коммутатора файловых систем

, соответствующего типу монтируемой файловой системы. Если такой элемент найден, вызывается операция инициализации, адресованная полем . При этом выполняется размещение специфических для данного типа файловой системы данных, после чего ядро размещает структуру и помещает ее в связанный список, подключенных файловых систем, как это показано на рис. 4.11. Поле указывает на vnode точки монтирования. Это поле устанавливается нулевым для корневой (root) файловой системы, элемент которой всегда расположен первым в списке подключенных файловых систем. Поле адресует вектор операций, определенный для данного типа файловой системы. Наконец, указатель на данный элемент сохраняется в поле виртуального индексного дескриптора каталога — точки монтирования.