struct_inode_和_struct_file The inode structure is used by the kernel internally to represent files. Therefore, it is different from the file structure that represents an open file descriptor. There can be numerous file structures representing multiple open descriptors on a single file, but they all point to a single inode structure. I节点,与文件描述符相然不一样了, I节点实际上指向的内容就是物理上的一个文件在内存中的拷贝, 而同一个物理文件有可能存在多个文件描述符, 但最终它们都指向同一个I节点 struct inode 和 struct file 收藏 1、struct inode──字符设备驱动相关的重要结构介绍
内核中用inode结构表示具体的文件，而用file结构表示打开的文件描述符。Linux2.6.27内核中，inode结构体具体定义如下： struct inode { struct hlist_node i_hash; struct list_head i_list; struct list_head i_sb_list; struct list_head i_dentry; unsigned long i_ino; atomic_t i_count; unsigned int i_nlink; uid_t i_uid; gid_t i_gid; dev_t i_rdev; //该成员表示设备文件的inode结构，它包含了真正的设备编号。 u64 i_version; loff_t i_size; #ifdef __NEED_I_SIZE_ORDERED seqcount_t i_size_seqcount; #endif struct timespec i_atime; struct timespec i_mtime; struct timespec i_ctime; unsigned int i_blkbits; blkcnt_t i_blocks; unsigned short i_bytes; umode_t i_mode; spinlock_t i_lock; /* i_blocks, i_bytes, maybe i_size */ struct mutex i_mutex; struct rw_semaphore i_alloc_sem; const struct inode_operations *i_op; const struct file_operations *i_fop; /* former ->i_op->default_file_ops */ struct super_block *i_sb; struct file_lock *i_flock; struct address_space *i_mapping; struct address_space i_data; #ifdef CONFIG_QUOTA struct dquot *i_dquot[MAXQUOTAS]; #endif struct list_head i_devices; union { struct pipe_inode_info *i_pipe; struct block_device *i_bdev; struct cdev *i_cdev; //该成员表示字符设备的内核的 内部结构。当inode指向一个字符设备文件时，该成员包含了指向struct cdev结构的指针，其中cdev结构是字符设备结构体。 }; int i_cindex;
__u32 i_generation;
#ifdef CONFIG_DNOTIFY unsigned long i_dnotify_mask; /* Directory notify events */ struct dnotify_struct *i_dnotify; /* for directory notifications */ #endif
#ifdef CONFIG_INOTIFY struct list_head inotify_watches; /* watches on this inode */ struct mutex inotify_mutex; /* protects the watches list */ #endif
unsigned long i_state; unsigned long dirtied_when; /* jiffies of first dirtying */
unsigned int i_flags;
atomic_t i_writecount; #ifdef CONFIG_SECURITY void *i_security; #endif void *i_private; /* fs or device private pointer */ };
2、struct file ──字符设备驱动相关重要结构
文件结构 代表一个打开的文件描述符，它不是专门给驱动程序使用的，系统中每一个打开的文件在内核中都有一个关联的struct file。它由内核在open时创建，并传递给在文件上操作的任何函数，知道最后关闭。当文件的所有实例都关闭之后，内核释放这个数据结构。 struct file { /* * fu_list becomes invalid after file_free is called and queued via * fu_rcuhead for RCU freeing */ union { struct list_head fu_list; struct rcu_head fu_rcuhead; } f_u; struct path f_path; #define f_dentry f_path.dentry //该成员是对应的 目录结构 。 #define f_vfsmnt f_path.mnt const struct file_operations *f_op; //该操作 是定义文件关联的操作的。内核在执行open时对这个 指针赋值。 atomic_long_t f_count; unsigned int f_flags; //该成员是文件标志。 mode_t f_mode; loff_t f_pos; struct fown_struct f_owner; unsigned int f_uid, f_gid; struct file_ra_state f_ra;
u64 f_version; #ifdef CONFIG_SECURITY void *f_security; #endif /* needed for tty driver, and maybe others */ void *private_data;//该成员是系统调用时保存状态信息非常有用的资源。
#ifdef CONFIG_EPOLL /* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */ struct list_head f_ep_links; spinlock_t f_ep_lock; #endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */ struct address_space *f_mapping; #ifdef CONFIG_DEBUG_WRITECOUNT unsigned long f_mnt_write_state; #endif };
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file结构体和inode结构体 （1）struct file结构体定义在include/linux/fs.h中定义。文件结构体代表一个打开的文件，系统中的每个打开的文件在内核空间都有一个关联的 struct file。它由内核在打开文件时创建，并传递给在文件上进行操作的任何函数。在文件的所有实例都关闭后，内核释放这个数据结构。在内核创建和驱动源码中，struct file的指针通常被命名为file或filp。如下所示： struct file { union { struct list_head fu_list; 文件对象链表指针linux/include/linux/list.h struct rcu_head fu_rcuhead; RCU(Read-Copy Update)是Linux 2.6内核中新的锁机制 } f_u; struct path f_path; 包含dentry和mnt两个成员，用于确定文件路径 #define f_dentry f_path.dentry f_path的成员之一，当前文件的dentry结构 #define f_vfsmnt f_path.mnt 表示当前文件所在文件系统的挂载根目录 const struct file_operations *f_op; 与该文件相关联的操作函数 atomic_t f_count; 文件的引用计数（有多少进程打开该文件） unsigned int f_flags; 对应于open时指定的flag mode_t f_mode; 读写模式：open的mod_t mode参数 off_t f_pos; 该文件在当前进程中的文件偏移量 struct fown_struct f_owner; 该结构的作用是通过信号进行I/O时间通知的数据。 unsigned int f_uid, f_gid; 文件所有者id，所有者组id struct file_ra_state f_ra; 在linux/include/linux/fs.h中定义，文件预读相关 unsigned long f_version; #ifdef CONFIG_SECURITY void *f_security; #endif /* needed for tty driver, and maybe others */ void *private_data; #ifdef CONFIG_EPOLL /* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */ struct list_head f_ep_links; spinlock_t f_ep_lock; #endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */ struct address_space *f_mapping; }; （2）struct dentry 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。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。 struct dentry { atomic_t d_count; 目录项对象使用计数器,可以有未使用态,使用态和负状态 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
};
（3）索引节点对象由inode结构体表示，定义文件在linux/fs.h中。
struct inode { struct hlist_node i_hash; 哈希表 struct list_head i_list; 索引节点链表 struct list_head i_dentry; 目录项链表 unsigned long i_ino; 节点号 atomic_t i_count; 引用记数 umode_t i_mode; 访问权限控制 unsigned int i_nlink; 硬链接数 uid_t i_uid; 使用者id gid_t i_gid; 使用者id组 kdev_t i_rdev; 实设备标识符 loff_t i_size; 以字节为单位的文件大小 struct timespec i_atime; 最后访问时间 struct timespec i_mtime; 最后修改(modify)时间 struct timespec i_ctime; 最后改变(change)时间 unsigned int i_blkbits; 以位为单位的块大小 unsigned long i_blksize; 以字节为单位的块大小 unsigned long i_version; 版本号 unsigned long i_blocks; 文件的块数 unsigned short i_bytes; 使用的字节数 spinlock_t i_lock; 自旋锁 struct rw_semaphore i_alloc_sem; 索引节点信号量 struct inode_operations *i_op; 索引节点操作表 struct file_operations *i_fop; 默认的索引节点操作 struct super_block *i_sb; 相关的超级块 struct file_lock *i_flock; 文件锁链表 struct address_space *i_mapping; 相关的地址映射 struct address_space i_data; 设备地址映射 struct dquot *i_dquot[MAXQUOTAS];节点的磁盘限额 struct list_head i_devices; 块设备链表 struct pipe_inode_info *i_pipe; 管道信息 struct block_device *i_bdev; 块设备驱动 unsigned long i_dnotify_mask;目录通知掩码 struct dnotify_struct *i_dnotify; 目录通知 unsigned long i_state; 状态标志 unsigned long dirtied_when;首次修改时间 unsigned int i_flags; 文件系统标志 unsigned char i_sock; 套接字 atomic_t i_writecount; 写者记数 void *i_security; 安全模块 __u32 i_generation; 索引节点版本号 union { void *generic_ip;文件特殊信息 } u; };
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inode 译成中文就是索引节点。每个存储设备或存储设备的分区（存储设备是硬盘、软盘、U盘 ... ... ）被格式化为文件系统后，应该有两部份，一部份是inode，另一部份是Block，Block是用来存储数据用的。而inode呢，就是用来存储这些数据的信息，这些信息包括文件大小、属主、归属的用户组、读写权限等。inode为每个文件进行信息索引，所以就有了inode的数值。操作系统根据指令，能通过inode值最快的找到相对应的文件。 做个比喻，比如一本书，存储设备或分区就相当于这本书，Block相当于书中的每一页，inode 就相当于这本书前面的目录，一本书有很多的内容，如果想查找某部份的内容，我们可以先查目录，通过目录能最快的找到我们想要看的内容。 当我们用ls 查看某个目录或文件时，如果加上-i 参数，就可以看到inode节点了；比如ls -li lsfile.sh ，最前面的数值就是inode信息。 调用过程： write函数------>write系统调用------->先取出设备节点上的主、次设备号（在INODE节点上有描述，具体可以在网上去查查什么是inode节点）-------->根据主设备号找到内核设备管理中的fileoperations结构体中的light_write函数地址（你在驱动中曾经注册过）－－－－－－－－－＞回调你的light_write函数--------->返回 深圳专业嵌入式技术实训，咨询郭老师Q754634522 | 
