程序14-20 linux/include/linux/fs.h
1 /*
2 * This file has definitions for some important file table
3 * structures etc.
4 */
/*
* 本文件含有某些重要文件表结构的定义等。
*/
5
6 #ifndef _FS_H
7 #define _FS_H
8
9 #include <sys/types.h> // 类型头文件。定义了基本的系统数据类型。
10
11 /* devices are as follows: (same as minix, so we can use the minix
12 * file system. These are major numbers.)
13 *
14 * 0 - unused (nodev)
15 * 1 - /dev/mem
16 * 2 - /dev/fd
17 * 3 - /dev/hd
18 * 4 - /dev/ttyx
19 * 5 - /dev/tty
20 * 6 - /dev/lp
21 * 7 - unnamed pipes
22 */
/*
* 系统所含的设备如下：（与minix系统的一样，所以我们可以使用minix的
* 文件系统。以下这些是主设备号。）
*
* 0 - 没有用到（nodev）
* 1 - /dev/mem 内存设备。
* 2 - /dev/fd 软盘设备。
* 3 - /dev/hd 硬盘设备。
* 4 - /dev/ttyx tty串行终端设备。
* 5 - /dev/tty tty终端设备。
* 6 - /dev/lp 打印设备。
* 7 - unnamed pipes 没有命名的管道。
*/
23
24 #define IS_SEEKABLE(x) ((x)>=1 && (x)<=3) // 判断设备是否是可以寻找定位的。
25
26 #define READ 0
27 #define WRITE 1
28 #define READA 2 /* read-ahead - don't pause */
29 #define WRITEA 3 /* "write-ahead" - silly, but somewhat useful */
30
31 void buffer_init(long buffer_end); // 高速缓冲区初始化函数。
32
33 #define MAJOR(a) (((unsigned)(a))>>8) // 取高字节（主设备号）。
34 #define MINOR(a) ((a)&0xff) // 取低字节（次设备号）。
35
36 #define NAME_LEN 14 // 名字长度值。
37 #define ROOT_INO 1 // 根i节点。
38
39 #define I_MAP_SLOTS 8 // i节点位图槽数。
40 #define Z_MAP_SLOTS 8 // 逻辑块（区段块）位图槽数。
41 #define SUPER_MAGIC 0x137F // 文件系统魔数。
42
43 #define NR_OPEN 20 // 进程最多打开文件数。
44 #define NR_INODE 32 // 系统同时最多使用I节点个数。
45 #define NR_FILE 64 // 系统最多文件个数（文件数组项数）。
46 #define NR_SUPER 8 // 系统所含超级块个数（超级块数组项数）。
47 #define NR_HASH 307 // 缓冲区Hash表数组项数值。
48 #define NR_BUFFERS nr_buffers // 系统所含缓冲块个数。初始化后不再改变。
49 #define BLOCK_SIZE 1024 // 数据块长度（字节值）。
50 #define BLOCK_SIZE_BITS 10 // 数据块长度所占比特位数。
51 #ifndef NULL
52 #define NULL ((void *) 0)
53 #endif
54
// 每个逻辑块可存放的i节点数。
55 #define INODES_PER_BLOCK ((BLOCK_SIZE)/(sizeof (struct d_inode)))
// 每个逻辑块可存放的目录项数。
56 #define DIR_ENTRIES_PER_BLOCK ((BLOCK_SIZE)/(sizeof (struct dir_entry)))
57
// 管道头、管道尾、管道大小、管道空？、管道满？、管道头指针递增。
58 #define PIPE_READ_WAIT(inode) ((inode).i_wait)
59 #define PIPE_WRITE_WAIT(inode) ((inode).i_wait2)
60 #define PIPE_HEAD(inode) ((inode).i_zone[0])
61 #define PIPE_TAIL(inode) ((inode).i_zone[1])
62 #define PIPE_SIZE(inode) ((PIPE_HEAD(inode)-PIPE_TAIL(inode))&(PAGE_SIZE-1))
63 #define PIPE_EMPTY(inode) (PIPE_HEAD(inode)==PIPE_TAIL(inode))
64 #define PIPE_FULL(inode) (PIPE_SIZE(inode)==(PAGE_SIZE-1))
65
66 #define NIL_FILP ((struct file *)0) // 空文件结构指针。
67 #define SEL_IN 1
68 #define SEL_OUT 2
69 #define SEL_EX 4
70
71 typedef char buffer_block[BLOCK_SIZE]; // 块缓冲区。
72
// 缓冲块头数据结构。（极为重要！！！）
// 在程序中常用bh来表示buffer_head类型的缩写。
73 struct buffer_head {
74 char * b_data; /* pointer to data block (1024 bytes) */ //指针。
75 unsigned long b_blocknr; /* block number */ // 块号。
76 unsigned short b_dev; /* device (0 = free) */ // 数据源的设备号。
77 unsigned char b_uptodate; // 更新标志：表示数据是否已更新。
78 unsigned char b_dirt; /* 0-clean,1-dirty */ //修改标志:0未修改,1已修改.
79 unsigned char b_count; /* users using this block */ // 使用的用户数。
80 unsigned char b_lock; /* 0 - ok, 1 -locked */ // 缓冲区是否被锁定。
81 struct task_struct * b_wait; // 指向等待该缓冲区解锁的任务。
82 struct buffer_head * b_prev; // hash队列上前一块（这四个指针用于缓冲区的管理）。
83 struct buffer_head * b_next; // hash队列上下一块。
84 struct buffer_head * b_prev_free; // 空闲表上前一块。
85 struct buffer_head * b_next_free; // 空闲表上下一块。
86 };
87
// 磁盘上的索引节点(i节点)数据结构。
88 struct d_inode {
89 unsigned short i_mode; // 文件类型和属性(rwx位)。
90 unsigned short i_uid; // 用户id（文件拥有者标识符）。
91 unsigned long i_size; // 文件大小（字节数）。
92 unsigned long i_time; // 修改时间（自1970.1.1:0算起，秒）。
93 unsigned char i_gid; // 组id(文件拥有者所在的组)。
94 unsigned char i_nlinks; // 链接数（多少个文件目录项指向该i节点）。
95 unsigned short i_zone[9]; // 直接(0-6)、间接(7)或双重间接(8)逻辑块号。
// zone是区的意思，可译成区段，或逻辑块。
96 };
97
// 这是在内存中的i节点结构。前7项与d_inode完全一样。
98 struct m_inode {
99 unsigned short i_mode; // 文件类型和属性(rwx位)。
100 unsigned short i_uid; // 用户id（文件拥有者标识符）。
101 unsigned long i_size; // 文件大小（字节数）。
102 unsigned long i_mtime; // 修改时间（自1970.1.1:0算起，秒）。
103 unsigned char i_gid; // 组id(文件拥有者所在的组)。
104 unsigned char i_nlinks; // 文件目录项链接数。
105 unsigned short i_zone[9]; // 直接(0-6)、间接(7)或双重间接(8)逻辑块号。
106 /* these are in memory also */
107 struct task_struct * i_wait; // 等待该i节点的进程。
108 struct task_struct * i_wait2; /* for pipes */
109 unsigned long i_atime; // 最后访问时间。
110 unsigned long i_ctime; // i节点自身修改时间。
111 unsigned short i_dev; // i节点所在的设备号。
112 unsigned short i_num; // i节点号。
113 unsigned short i_count; // i节点被使用的次数，0表示该i节点空闲。
114 unsigned char i_lock; // 锁定标志。
115 unsigned char i_dirt; // 已修改(脏)标志。
116 unsigned char i_pipe; // 管道标志。
117 unsigned char i_mount; // 安装标志。
118 unsigned char i_seek; // 搜寻标志(lseek时)。
119 unsigned char i_update; // 更新标志。
120 };
121
// 文件结构（用于在文件句柄与i节点之间建立关系）
122 struct file {
123 unsigned short f_mode; // 文件操作模式（RW位）
124 unsigned short f_flags; // 文件打开和控制的标志。
125 unsigned short f_count; // 对应文件引用计数值。
126 struct m_inode * f_inode; // 指向对应i节点。
127 off_t f_pos; // 文件位置（读写偏移值）。
128 };
129
// 内存中磁盘超级块结构。
130 struct super_block {
131 unsigned short s_ninodes; // 节点数。
132 unsigned short s_nzones; // 逻辑块数。
133 unsigned short s_imap_blocks; // i节点位图所占用的数据块数。
134 unsigned short s_zmap_blocks; // 逻辑块位图所占用的数据块数。
135 unsigned short s_firstdatazone; // 第一个数据逻辑块号。
136 unsigned short s_log_zone_size; // log(数据块数/逻辑块)。（以2为底）。
137 unsigned long s_max_size; // 文件最大长度。
138 unsigned short s_magic; // 文件系统魔数。
139 /* These are only in memory */
140 struct buffer_head * s_imap[8]; // i节点位图缓冲块指针数组(占用8块，可表示64M)。
141 struct buffer_head * s_zmap[8]; // 逻辑块位图缓冲块指针数组（占用8块）。
142 unsigned short s_dev; // 超级块所在的设备号。
143 struct m_inode * s_isup; // 被安装的文件系统根目录的i节点。(isup-super i)
144 struct m_inode * s_imount; // 被安装到的i节点。
145 unsigned long s_time; // 修改时间。
146 struct task_struct * s_wait; // 等待该超级块的进程。
147 unsigned char s_lock; // 被锁定标志。
148 unsigned char s_rd_only; // 只读标志。
149 unsigned char s_dirt; // 已修改(脏)标志。
150 };
151
// 磁盘上超级块结构。上面125-132行完全一样。
152 struct d_super_block {
153 unsigned short s_ninodes; // 节点数。
154 unsigned short s_nzones; // 逻辑块数。
155 unsigned short s_imap_blocks; // i节点位图所占用的数据块数。
156 unsigned short s_zmap_blocks; // 逻辑块位图所占用的数据块数。
157 unsigned short s_firstdatazone; // 第一个数据逻辑块。
158 unsigned short s_log_zone_size; // log(数据块数/逻辑块)。（以2为底）。
159 unsigned long s_max_size; // 文件最大长度。
160 unsigned short s_magic; // 文件系统魔数。
161 };
162
// 文件目录项结构。
163 struct dir_entry {
164 unsigned short inode; // i节点号。
165 char name[NAME_LEN]; // 文件名，长度NAME_LEN=14。
166 };
167
168 extern struct m_inode inode_table[NR_INODE]; // 定义i节点表数组（32项）。
169 extern struct file file_table[NR_FILE]; // 文件表数组（64项）。
170 extern struct super_block super_block[NR_SUPER]; // 超级块数组（8项）。
171 extern struct buffer_head * start_buffer; // 缓冲区起始内存位置。
172 extern int nr_buffers; // 缓冲块数。
173
//// 磁盘操作函数原型。
// 检测驱动器中软盘是否改变。
174 extern void check_disk_change(int dev);
// 检测指定软驱中软盘更换情况。如果软盘更换了则返回1，否则返回0。
175 extern int floppy_change(unsigned int nr);
// 设置启动指定驱动器所需等待的时间（设置等待定时器）。
176 extern int ticks_to_floppy_on(unsigned int dev);
// 启动指定驱动器。
177 extern void floppy_on(unsigned int dev);
// 关闭指定的软盘驱动器。
178 extern void floppy_off(unsigned int dev);
//// 以下是文件系统操作管理用的函数原型。
// 将i节点指定的文件截为0。
179 extern void truncate(struct m_inode * inode);
// 刷新i节点信息。
180 extern void sync_inodes(void);
// 等待指定的i节点。
181 extern void wait_on(struct m_inode * inode);
// 逻辑块(区段，磁盘块)位图操作。取数据块block在设备上对应的逻辑块号。
182 extern int bmap(struct m_inode * inode,int block);
// 创建数据块block在设备上对应的逻辑块，并返回在设备上的逻辑块号。
183 extern int create_block(struct m_inode * inode,int block);
// 获取指定路径名的i节点号。
184 extern struct m_inode * namei(const char * pathname);
// 取指定路径名的i节点，不跟随符号链接。
185 extern struct m_inode * lnamei(const char * pathname);
// 根据路径名为打开文件操作作准备。
186 extern int open_namei(const char * pathname, int flag, int mode,
187 struct m_inode ** res_inode);
// 释放一个i节点(回写入设备)。
188 extern void iput(struct m_inode * inode);
// 从设备读取指定节点号的一个i节点。
189 extern struct m_inode * iget(int dev,int nr);
// 从i节点表(inode_table)中获取一个空闲i节点项。
190 extern struct m_inode * get_empty_inode(void);
// 获取（申请一）管道节点。返回为i节点指针（如果是NULL则失败）。
191 extern struct m_inode * get_pipe_inode(void);
// 在哈希表中查找指定的数据块。返回找到块的缓冲头指针。
192 extern struct buffer_head * get_hash_table(int dev, int block);
// 从设备读取指定块（首先会在hash表中查找）。
193 extern struct buffer_head * getblk(int dev, int block);
// 读/写数据块。
194 extern void ll_rw_block(int rw, struct buffer_head * bh);
// 读/写数据页面，即每次4块数据块。
195 extern void ll_rw_page(int rw, int dev, int nr, char * buffer);
// 释放指定缓冲块。
196 extern void brelse(struct buffer_head * buf);
// 读取指定的数据块。
197 extern struct buffer_head * bread(int dev,int block);
// 读4块缓冲区到指定地址的内存中。
198 extern void bread_page(unsigned long addr,int dev,int b[4]);
// 读取头一个指定的数据块，并标记后续将要读的块。
199 extern struct buffer_head * breada(int dev,int block,...);
// 向设备dev申请一个磁盘块（区段，逻辑块）。返回逻辑块号
200 extern int new_block(int dev);
// 释放设备数据区中的逻辑块(区段，磁盘块)block。复位指定逻辑块block的逻辑块位图比特位。
201 extern void free_block(int dev, int block);
// 为设备dev建立一个新i节点，返回i节点号。
202 extern struct m_inode * new_inode(int dev);
// 释放一个i节点（删除文件时）。
203 extern void free_inode(struct m_inode * inode);
// 刷新指定设备缓冲区。
204 extern int sync_dev(int dev);
// 读取指定设备的超级块。
205 extern struct super_block * get_super(int dev);
206 extern int ROOT_DEV;
207
// 安装根文件系统。
208 extern void mount_root(void);
209
210 #endif
211