Linux Kernel (Ядро линукса) (часть 2)

Анализ пути

Когда некоторый процесс должен работать с файлом, он передает путь к этому файлу соответствующему системному вызову VFS, например, open о, mkdir , rename или stat . В этом разделе мы покажем, как VFS выполняет анализ пути, т. е. получает индексный дескриптор по заданному пути к файлу.
Стандартная процедура, выполняющая эту задачу, состоит из просмотра пути и разбиения его на последовательность имен. Все имена, кроме последнего, должны идентифицировать каталоги.

Если путь начинается с ”/”, значит, он является абсолютным, и поиск начинается с каталога, идентифицируемого с помощью current->fs->root (корневой
каталог процесса). В противном случае путь является относительным, и поиск начинается с каталога, идентифицируемого с помощью current->fs->pwd (текущего каталога процесса).

Получив элемент каталога, а следовательно, и индексный дескриптор исходного каталога, код изучает элемент пути, соответствующий первому имени, чтобы вычислить нужный индексный дескриптор. Затем файл каталога, который имеет этот индексный дескриптор, считывается с диска, и элемент пути, соответствующий второму имени, изучается с целью вычисления соответствующего индексного дескриптора. Процедура повторяется для каждого имени, входящего в путь.

Кэш элементов каталога значительно ускоряет эту процедуру, потому что объекты элемент каталога”, использованные недавно, еще хранятся в памяти. Как мы видели ранее, каждый такой объект связывает имя файла в конкретном каталоге с соответствующим индексным дескриптором. Следовательно, во многих случаях при анализе имени файла удается избежать чтения промежуточных каталогов с диска.

Однако, не все так просто, потому что необходимо учитывать следующие особенности файловых систем Unix и VFS:
- следует проверять права доступа к каждому каталогу, чтобы убедиться, что данному процессу разрешено чтение содержимого этого каталога;
- имя файла может оказаться символьной ссылкой, соответствующей произвольному пути. В этом случае приходится проводить анализ всех элементов этого пути;
- символьные ссылки могут образовать замкнутый круг. Ядро должно учитывать такую возможность и прерывать бесконечный цикл, если он возникнет;
- имя файла может быть точкой монтирования смонтированной файловой системы. Эта ситуация должна быть распознана, а операцию анализа пути будет необходимо продолжить в новой файловой системе;
- анализ пути должен происходить в пределах пространства имен процесса, выполнившего системный вызов. Один и тот же путь, используемый разными процессами с разными пространствами имен, может указывать на различные файлы.
Анализ пути выполняется функцией path iookupO, которая принимает три параметра:
- паше — указатель на путь, подлежащий анализу;
- nd — адрес структуры nameidata, в которой хранятся результаты анализа.
- flags — комбинация значений флагов, которая определяет, как будет происходить обращение к искомому файлуКогда функция path iookup возвращает управление, структура nameidata, на которую указывает переменная nd, уже заполнена данными, имеющими отношение к операции анализа пути.

Поля dentry и mnt указывают, соответственно, на объект "элемент каталога” и объект, представляющий смонтированную файловую систему, которые соответствуют последнему найденному элементу пути. Эти два поля определяют файл, идентифицируемый данным путем.

Поскольку объект элемент каталога” и объект, представляющий смонтированную файловую систему, возвращенные функцией path iookup в структуре nameidata, являются результатом анализа пути, их нельзя освобождать, пока процесс, вызвавший функцию path iookupO, не закончит пользоваться ими. Поэтому path iookup увеличивает счетчики обращений у обоих объектов. Если вызвавший процесс захочет освободить эти объекты, он вызовет функцию path reieaseO, передав ей в качестве параметра адрес структуры nameidata.

Поле flags содержит комбинацию значений некоторых флагов, используемых в операции анализа пути. Большинство из них может быть передано вызывающим процессом функции
path_lookup через параметр flags.

Функция path iookup выполняет следующие действия:
1. Инициализирует некоторые поля параметра nd следующим образом:
• устанавливает поле last type в значение last root (это необходимо, если путь представляет собой косую черту или последовательность косых черт;
• устанавливает поле flags в значение параметра flags;
• устанавливает поле depth в ноль.
2. Получает для чтения семафор current->f s->iock текущего процесса.
3. Если первым символом пути является косая черта , анализ должен начинаться с корневого каталога процесса current. Функция получает адрес объекта, представляющего соответствующую смонтированную файловую систему (current->fs->rootmnt), и адрес объекта элемент каталога” (current->f s->root). Затем она увеличивает счетчики обращений этих объектов и сохраняет адреса в nd->mnt и nd->dentry соответственно.
4. В противном случае, если первым символом пути является не косая черта, операция анализа должна начаться с текущего рабочего каталога процесса current. Функция получает адрес объекта, представляющего соответствующую смонтированную файловую систему (current->fs->pwdmnt), и адрес объекта элемент каталога” (current->fs->pwd). Затем она увеличивает
счетчики обращений этих объектов и сохраняет адреса в nd->mnt и nd-> dentry соответственно.
5. Освобождает семафор current->fs->iock текущего процесса.
6. Обнуляет поле totai iink count дескриптора текущего процесса (см. разд. "Анализ символьных ссылок” далее в этой главе).
7. Вызывает функцию iink_path_waik, выполняющую собственно операцию анализа:
return link_path_walk(паше, nd) ;
Теперь мы готовы описать главную операцию анализа пути, а именно функцию link path waik . В качестве параметров она получает указатель паше на анализируемый путь И адрес nd Структуры nameidata.
Чтобы немного упростить изложение, мы вначале опишем действия функции iink_path_waik в том случае, когда флаг lookup_parent не установлен, и путь не содержит символьных ссылок (ситуация стандартного анализа пути). Затем мы обсудим случай, в котором флаг lookup parent установлен: этот вид анализа производится при создании, удалении или переименовании записи в каталоге, т. е. при анализе пути к родительскому каталогу. Наконец, мы объясним, как эта функция разрешает символьные ссылки.