解析Linux中的VFS文件系統之文件系統的註冊（二）

繼上一篇文章：http://www.cnblogs.com/linhaostudy/p/7397024.html

3. 文件系統的註冊

這裡的文件系統是指可能會被掛載到目錄樹中的各個實際文件系統，所謂實際文件系統，即是指VFS 中的實際操作最終要通過它們來完成而已，並不意味著它們一定要存在於某種特定的存儲設備上。比如在筆者的 Linux 機器下就註冊有 "rootfs"、"proc"、"ext2"、"sockfs" 等十幾種文件系統。

3.1 文件系統的數據結構

在 Linux 源代碼中，每種實際的文件系統用以下的數據結構表示：

 1 struct file_system_type {
 2     const char *name;
 3     int fs_flags;
 4     struct dentry *(*mount) (struct file_system_type *, int,
 5                const char *, void *);
 6     void (*kill_sb) (struct super_block *);
 7     struct module *owner;
 8     struct file_system_type * next;
 9     struct hlist_head fs_supers;
10 
11     struct lock_class_key s_lock_key;
12     struct lock_class_key s_umount_key;
13     struct lock_class_key s_vfs_rename_key;
14 
15     struct lock_class_key i_lock_key;
16     struct lock_class_key i_mutex_key;
17     struct lock_class_key i_mutex_dir_key;
18 };

註冊過程實際上將表示各實際文件系統的 struct file_system_type 數據結構的實例化，然後形成一個鏈表，內核中用一個名為 file_systems 的全局變數來指向該鏈表的表頭。

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name：文件系統的名字，這個名字唯一的標識一種文件系統；

next：為文件系統的鏈表指針；

fs_supers：對於每一個mount的文件系統，系統都會為它創建一個super_block數據結構，該結構保存文件系統本省以及掛載點相關的信息。由於可以同時掛載多個同一文件系統類型的文件系統（比如/ 和/home都掛載了ext3文件系統），因此同一個文件系統類型會對應多個super block，@fs_supers就把這個文件系統類型對應的super block鏈接起來。

owner是指向module的指針，僅當文件系統類型是以模塊方式註冊時，owner才有效。

get_sb：這個函數非常重要，它VFS能夠和底層文件系統交互的起始點，該函數是不能放在super_block結構中的，因為super_block是在get_sb執行之後才能建立的。get_sb從底層文件系統獲取super_block的信息，是和底層文件系統相關的。

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3.2 註冊 rootfs 文件系統

 在眾多的實際文件系統中，之所以單獨介紹 rootfs 文件系統的註冊過程，實在是因為該文件系統 VFS 的關係太過密切，如果說 ext2/ext3 是 Linux 的本土文件系統，那麼 rootfs 文件系統則是 VFS 存在的基礎。一般文件系統的註冊都是通過 module_init 巨集以及 do_initcalls() 函數來完成(讀者可通過閱讀module_init 巨集的聲明及 arch\i386\vmlinux.lds 文件來理解這一過程)，但是 rootfs 的註冊卻是通過 init_rootfs() 這一初始化函數來完成，這意味著 rootfs 的註冊過程是 Linux 內核初始化階段不可分割的一部分。

 1 static int __init init_ramfs_fs(void)
 2 {
 3     return register_filesystem(&ramfs_fs_type);
 4 }
 5 module_init(init_ramfs_fs)
 6 
 7 int __init init_rootfs(void)
 8 {
 9     int err;
10 
11     err = bdi_init(&ramfs_backing_dev_info);
12     if (err)
13         return err;
14 
15     err = register_filesystem(&rootfs_fs_type);
16     if (err)
17         bdi_destroy(&ramfs_backing_dev_info);
18 
19     return err;
20 }

init_rootfs() 通過調用 register_filesystem(&rootfs_fs_type) 函數來完成 rootfs 文件系統註冊的，其中rootfs_fs_type 定義如下：

1 struct file_system_type rootfs_fs_type = { \
2     name:        "rootfs", \
3     read_super:    ramfs_read_super, \
4     fs_flags:    FS_NOMOUNT|FS_LITTER, \
5     owner:        THIS_MODULE, \
6  }

註冊之後的 file_systems 鏈表結構如下圖2所示：