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Linux系统中，read文件过程分析

2016-03-09 02:32 549 查看

read一个文件
首先是通过系统调用open一个文件
大家好，我是ChinaUnix的T-bagwell
然后通过系统调用去read一个文件，为什么man 2 read的时候或者man 2 write的时候的参数与写的驱动的read和write里面定义的函数看上去不同呢？

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

下面是driver/nvram.c里面的

static ssize_t nvram_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)

static ssize_t nvram_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)

下面就以说read为例就可以了

391 SYSCALL_DEFINE3(read, unsigned int, fd, char __user *, buf, size_t, count)

392 {

393 struct file *file;

394 ssize_t ret = -EBADF;

395 int fput_needed;

396

397 file = fget_light(fd, &fput_needed);

398 if (file) {

399 loff_t pos = file_pos_read(file);

400 ret = vfs_read(file, buf, count, &pos);

401 file_pos_write(file, pos);

402 fput_light(file, fput_needed);

403 }

404

405 return ret;

406 }

通过阅读代码，发现这个系统调用read与man看到的系统调用的定义的是相同的，没有这里可以没有疑问，但是这个比nvram.有些不同，其实操作都是在这个系统调用里面，struct

file *file结构里面的file是通过这个fget_light来或得到的，这个file结构如下：

918 struct file {

919 /*

920 * fu_list becomes invalid after file_free is called and queued via

921 * fu_rcuhead for RCU freeing

922 */

923 union {

924 struct list_head
fu_list;

925 struct rcu_head
fu_rcuhead;

926 } f_u;

927 struct path
f_path;

928 #define f_dentry
f_path.dentry

929 #define f_vfsmnt
f_path.mnt

930 const struct file_operations *f_op;

931 spinlock_t f_lock; /*
f_ep_links, f_flags, no IRQ */

932 atomic_long_t f_count;

933 unsigned int f_flags;

934 fmode_t f_mode;

935 loff_t f_pos;

936 struct fown_struct
f_owner;

937 const struct cred *f_cred;

938 struct file_ra_state
f_ra;

939

940 u64 f_version;

941 #ifdef CONFIG_SECURITY

942 void *f_security;

943 #endif

944 /* needed
for tty driver, and maybe others */

945 void *private_data;

946

947 #ifdef CONFIG_EPOLL

948 /* Used
by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */

949 struct list_head
f_ep_links;

950 #endif /*
#ifdef CONFIG_EPOLL */

951 struct address_space *f_mapping;

952 #ifdef CONFIG_DEBUG_WRITECOUNT

953 unsigned long f_mnt_write_state;

954 #endif

955 };

从上面可以看到f_pos,记录偏移值的，后面read的时候会用到，
大家好，我是Chinaunix的T-bagwell.下面继续说ppos,其实就是这个loff_t *ppos，这个是通过file_pos_read来或得到的，

381 static inline loff_t
file_pos_read(struct file *file)

382 {

383 return file->f_pos;

384 }

这个f_pos在每一次read的时候，都有可能会改变偏移量,继续进入vfs_read去读文件：

295 ssize_t vfs_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *pos)

296 {

297 ssize_t ret;

298

299 if (!(file->f_mode & FMODE_READ))

300 return -EBADF;

301 if (!file->f_op || (!file->f_op->read && !file->f_op->aio_read))

302 return -EINVAL;

303 if (unlikely(!access_ok(VERIFY_WRITE, buf, count)))

304 return -EFAULT;

305

306 ret = rw_verify_area(READ, file, pos, count);

307 if (ret >= 0) {

308 count = ret;

309 if (file->f_op->read)

310 ret = file->f_op->read(file, buf, count, pos);

311 else

312 ret = do_sync_read(file, buf, count, pos);

313 if (ret > 0) {

314 fsnotify_access(file);

315 add_rchar(current, ret);

316 }

317 inc_syscr(current);

318 }

319

320 return ret;

321 }

大家好，我是ChinaUnix的T-bagwell

先确认一下要读的文件是否可以去读，如果不让读或者不让写的话，就只能直接推出去了，否则可以继续上面的代码里面有两个read接口，一个是file的read，大家好，我是ChinaUnix的T-bagwell，转载请注明出处，一个是do_sync_read，下面直接说file->f_op里面的read,这个read是在写设备驱动的时候，或者文件系统加载的时候注册的read
下面看设备驱动部分的read

231 static ssize_t
nvram_read(struct file *file, char __user *buf,

232 size_t count, loff_t *ppos)

233 {

234 unsigned char contents[NVRAM_BYTES];

235 unsigned i = *ppos;

236 unsigned char *tmp;

237

238 spin_lock_irq(&rtc_lock);

239

240 if (!__nvram_check_checksum())

241 goto checksum_err;

242

243 for (tmp = contents; count-- > 0 && i < NVRAM_BYTES; ++i, ++tmp)

244 *tmp = __nvram_read_byte(i);

245

246 spin_unlock_irq(&rtc_lock);

247

248 if (copy_to_user(buf, contents, tmp - contents))

249 return -EFAULT;

250

251 *ppos = i;

252

253 return tmp - contents;

254

255 checksum_err:

256 spin_unlock_irq(&rtc_lock);

257 return -EIO;

258 }

这里就不用多说了，ppos是有需要的，当然，有些设备驱动里面可以不用这个ppos，比如keyboard的驱动一类的只要一个值的，但是如果想获得很大的一段buffer的话，这个估计就有必要了。
接下来说do_sync_read文件，这个就要会想一下注册文件系统时，对fops的注册了
比如ext4文件系统里面，在ext4_file_super里面有个ext4_iget

struct inode *ext4_iget(struct super_block *sb, unsigned long ino)

在这个接口里面会有注册fops的操作：

5165 if (S_ISREG(inode->i_mode)) {

5166 inode->i_op = &ext4_file_inode_operations;

5167 inode->i_fop = &ext4_file_operations;

5168 ext4_set_aops(inode);

5169 } else if (S_ISDIR(inode->i_mode)) {

5170 inode->i_op = &ext4_dir_inode_operations;

5171 inode->i_fop = &ext4_dir_operations;

5172 } else if (S_ISLNK(inode->i_mode)) {

5173 if (ext4_inode_is_fast_symlink(inode)) {

5174 inode->i_op = &ext4_fast_symlink_inode_operations;

5175 nd_terminate_link(ei->i_data, inode->i_size,

5176 sizeof(ei->i_data) - 1);

5177 } else {

5178 inode->i_op = &ext4_symlink_inode_operations;

5179 ext4_set_aops(inode);

5180 }

5181 } else if (S_ISCHR(inode->i_mode) || S_ISBLK(inode->i_mode) ||

5182 S_ISFIFO(inode->i_mode) || S_ISSOCK(inode->i_mode)) {

5183 inode->i_op = &ext4_special_inode_operations;

5184 if (raw_inode->i_block[0])

5185 init_special_inode(inode, inode->i_mode,

5186 old_decode_dev(le32_to_cpu(raw_inode->i_block[0])));

5187 else

5188 init_special_inode(inode, inode->i_mode,

5189 new_decode_dev(le32_to_cpu(raw_inode->i_block[1])));

5190 } else {

在这个里面可以知道了，为什么这里的是inode呢？这个在open里面应该有对应的答案，接下来继续进继续看文件操作部分

133 const struct file_operations
ext4_file_operations = {

134 .llseek = generic_file_llseek,

135 .read = do_sync_read,

136 .write = do_sync_write,

137 .aio_read = generic_file_aio_read,

138 .aio_write = ext4_file_write,

139 .unlocked_ioctl = ext4_ioctl,

140 #ifdef CONFIG_COMPAT

141 .compat_ioctl = ext4_compat_ioctl,

142 #endif

143 .mmap = ext4_file_mmap,

144 .open = ext4_file_open,

145 .release = ext4_release_file,

146 .fsync = ext4_sync_file,

147 .splice_read = generic_file_splice_read,

148 .splice_write = generic_file_splice_write,

149 };

150

其实文件操作就是和do_sync_read是一样的操作，最终会进入到generic_file_aio_read,里面
generic_file_aio_read里面就是从快设备里面读取内容了，到这里，如文件结束

原文地址：　http://blog.chinaunix.net/uid-11344913-id-26743.html

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