明明白白我的心--mount series

mtloveft

明明白白我的心--mount series(1)
文章地址：http://blog.chinaunix.net/u3/114767/showart_2291293.html

作者：GTT
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Linux Version：2.6.33
提示：本文是关于mount命令的实现！

用过Linux的人基本都用过mount命令，我最初用它，是因为想用光驱，所以得加载cdrom。当时以为
是光驱驱动程序呢，那时傻吧，linux0.11最初用的是minix FileSystem，就提供了mount命令。
文件系统是OS的很重要的一部分，如果不了解FS将对其它的子系统产生一些障碍，可大可小，例如
linux 网路协议栈这块，socket利用sockfs的实现就是文件系统的实现。
mount命令格式如下：
mount [-afFhnrvVw] [-L<标签>] [-o<选项>] [-t<文件系统类型>] [设备名] [加载点]
就不多解释了，可以man mount看看。

先看看mount的简单实现Flow

User的命令mount 是在用户空间使用的，所以利用Sys Call来实现对内核的mount的调用。
Sys Call的实现不是本文要讨论的问题，所以绕开它。就直接看内核的实现。

1. SYSCALL_DEFINE5(mount, char __user *, dev_name, char __user *, dir_name,
   
2.         char __user *, type, unsigned long, flags, void __user *, data)
   

复制代码

dev_name就是设备文件名称，dir_name是mount的安装目录，也可以说是安装节点。type是文件系统的名称。flags是对文件系统笼统的分类，mount处理时可以分类处理了。 data是user自己设置的Option。

SYSCALL mount的代码还是比较简单的，就是从user space 得到dev_name,dir_name,data。

然后就直接调用do_mount()了

1. SYSCALL_DEFINE5(mount, char __user *, dev_name, char __user *, dir_name,
   
2.         char __user *, type, unsigned long, flags, void __user *, data)
   
3. {
   
4.     int ret;
   
5.     char *kernel_type;
   
6.     char *kernel_dir;
   
7.     char *kernel_dev;
   
8.     unsigned long data_page;
   
9. 
   
10.     ret = copy_mount_string(type, &kernel_type); //从user space 拷贝文件系统类型的名称
    
11. 
    
12.     if (ret < 0) goto out_type;
    
13. 
    
14.     kernel_dir = getname(dir_name); //从user space 拷贝安装目录的名称
    
15. 
    
16.     if (IS_ERR(kernel_dir)) {
    
17.         ret = PTR_ERR(kernel_dir);
    
18.         goto out_dir;
    
19.     }
    
20. 
    
21.     ret = copy_mount_string(dev_name, &kernel_dev); //从user space 拷贝设备的名称
    
22. 
    
23.     if (ret < 0) goto out_dev;
    
24. 
    
25.     ret = copy_mount_options(data, &data_page); //从user space 拷贝设置的参数
    
26. 
    
27.     if (ret < 0) goto out_data;
    
28. 
    
29.     ret = do_mount(kernel_dev, kernel_dir, kernel_type, flags, (void *) data_page);
    
30. 
    
31.     free_page(data_page);
    
32. out_data:
    
33.     kfree(kernel_dev);
    
34. out_dev:
    
35.     putname(kernel_dir);
    
36. out_dir:
    
37.     kfree(kernel_type);
    
38. out_type:
    
39.     return ret;
    
40. }
    

复制代码

do_mount只是根据flags进行一些简单的设定。

但是kern_path()是根据给定的目录名进行查找，这个过程很复杂，这里先忽略，以后

会详细介绍。

1. long do_mount(char *dev_name, char *dir_name, char *type_page,
   
2.           unsigned long flags, void *data_page)
   
3. {
   
4.     struct path path;
   
5.     int retval = 0;
   
6.     int mnt_flags = 0;
   
7. 
   
8.     /* Discard magic */
   
9.     if ((flags & MS_MGC_MSK) == MS_MGC_VAL) flags &= ~MS_MGC_MSK;
   
10. 
    
11.     /* Basic sanity checks */
    
12. 
    
13.     if (!dir_name || !*dir_name || !memchr(dir_name, 0, PAGE_SIZE))
    
14.         return -EINVAL;
    
15. 
    
16.     if (data_page) ((char *)data_page)[PAGE_SIZE - 1] = 0;
    
17. 
    
18.     /* ... and get the mountpoint */
    
19.     retval = kern_path(dir_name, LOOKUP_FOLLOW, &path);
    
20.     if (retval) return retval;
    
21. 
    
22.     retval = security_sb_mount(dev_name, &path, type_page, flags, data_page);
    
23.     if (retval) goto dput_out;
    
24. 
    
25.     /* Default to relatime unless overriden */
    
26.     if (!(flags & MS_NOATIME)) mnt_flags |= MNT_RELATIME;
    
27. 
    
28.     /* Separate the per-mountpoint flags */
    
29.     if (flags & MS_NOSUID) mnt_flags |= MNT_NOSUID;
    
30.     if (flags & MS_NODEV) mnt_flags |= MNT_NODEV;
    
31.     if (flags & MS_NOEXEC) mnt_flags |= MNT_NOEXEC;
    
32.     if (flags & MS_NOATIME) mnt_flags |= MNT_NOATIME;
    
33.     if (flags & MS_NODIRATIME) mnt_flags |= MNT_NODIRATIME;
    
34.     if (flags & MS_STRICTATIME) mnt_flags &= ~(MNT_RELATIME | MNT_NOATIME);
    
35.     if (flags & MS_RDONLY) mnt_flags |= MNT_READONLY;
    
36. 
    
37.     flags &= ~(MS_NOSUID | MS_NOEXEC | MS_NODEV | MS_ACTIVE |
    
38.            MS_NOATIME | MS_NODIRATIME | MS_RELATIME| MS_KERNMOUNT |
    
39.            MS_STRICTATIME);
    
40. 
    
41.     if (flags & MS_REMOUNT)
    
42.         retval = do_remount(&path, flags & ~MS_REMOUNT, mnt_flags, data_page);
    
43.     else if (flags & MS_BIND)
    
44.         retval = do_loopback(&path, dev_name, flags & MS_REC);
    
45.     else if (flags & (MS_SHARED | MS_PRIVATE | MS_SLAVE | MS_UNBINDABLE))
    
46.         retval = do_change_type(&path, flags);
    
47.     else if (flags & MS_MOVE)
    
48.         retval = do_move_mount(&path, dev_name);
    
49.     else
    
50.         retval = do_new_mount(&path, type_page, flags, mnt_flags, dev_name, data_page);
    
51. dput_out:
    
52.     path_put(&path);
    
53.     return retval;
    
54. }
    
55. 
    

复制代码

例如MNT_NODEV的意思就是没有设备文件。还有只读啦等等。可以参考定义文件看看实际意义。

然后就调用do_new_mount()了。

1. static int do_new_mount(struct path *path, char *type, int flags,
   
2.             int mnt_flags, char *name, void *data)
   
3. {
   
4.     struct vfsmount *mnt;
   
5. 
   
6.     if (!type) return -EINVAL;
   
7. 
   
8.     /* we need capabilities... */
   
9.     if (!capable(CAP_SYS_ADMIN)) return -EPERM;
   
10. 
    
11.     lock_kernel();
    
12.     mnt = do_kern_mount(type, flags, name, data);
    
13.     unlock_kernel();
    
14.     if (IS_ERR(mnt)) return PTR_ERR(mnt);
    
15. 
    
16.     return do_add_mount(mnt, path, mnt_flags, NULL);
    
17. }
    
18. 
    

复制代码

do_new_mount 实在是太简单了，等do_kern_mount()mount完了之后，把vfsmount

挂载到vfsmout树上。

继续...

1. struct vfsmount * do_kern_mount(const char *fstype, int flags, const char *name, void *data)
   
2. {
   
3.     struct file_system_type *type = get_fs_type(fstype);
   
4.     struct vfsmount *mnt;
   
5.     if (!type) return ERR_PTR(-ENODEV);
   
6.     mnt = vfs_kern_mount(type, flags, name, data);
   
7.     if (!IS_ERR(mnt) && (type->fs_flags & FS_HAS_SUBTYPE) && !mnt->mnt_sb->s_subtype)
   
8.         mnt = fs_set_subtype(mnt, fstype);
   
9.     put_filesystem(type);
   
10.     return mnt;
    
11. }
    

复制代码

根据文件系统名称fstype得到对应的struct file_system_type。

然后就到vfs_kern_mount()这个过程相对比较复杂，主要分析这部分。

1. struct vfsmount * vfs_kern_mount(struct file_system_type *type, int flags, const char *name, void *data)
   
2. {
   
3.     struct vfsmount *mnt;
   
4.     char *secdata = NULL;
   
5.     int error;
   
6. 
   
7.     if (!type) return ERR_PTR(-ENODEV);
   
8. 
   
9.     error = -ENOMEM;
   
10.     mnt = alloc_vfsmnt(name);
    
11.     if (!mnt) goto out;
    
12. 
    
13.     if (data && !(type->fs_flags & FS_BINARY_MOUNTDATA)) {
    
14.         secdata = alloc_secdata();
    
15.         if (!secdata) goto out_mnt;
    
16. 
    
17.         error = security_sb_copy_data(data, secdata);
    
18.         if (error) goto out_free_secdata;
    
19.     }
    
20. 
    
21.     error = type->get_sb(type, flags, name, data, mnt);
    
22.     if (error < 0) goto out_free_secdata;
    
23.     BUG_ON(!mnt->mnt_sb);
    
24. 
    
25.      error = security_sb_kern_mount(mnt->mnt_sb, flags, secdata);
    
26.      if (error) goto out_sb;
    
27. 
    
28.     /*
    
29.      * filesystems should never set s_maxbytes larger than MAX_LFS_FILESIZE
    
30.      * but s_maxbytes was an unsigned long long for many releases. Throw
    
31.      * this warning for a little while to try and catch filesystems that
    
32.      * violate this rule. This warning should be either removed or
    
33.      * converted to a BUG() in 2.6.34.
    
34.      */
    
35.     WARN((mnt->mnt_sb->s_maxbytes < 0), "%s set sb->s_maxbytes to "
    
36.         "negative value (%lld)\n", type->name, mnt->mnt_sb->s_maxbytes);
    
37. 
    
38.     mnt->mnt_mountpoint = mnt->mnt_root;
    
39.     mnt->mnt_parent = mnt;
    
40.     up_write(&mnt->mnt_sb->s_umount);
    
41.     free_secdata(secdata);
    
42.     return mnt;
    
43. out_sb:
    
44.     dput(mnt->mnt_root);
    
45.     deactivate_locked_super(mnt->mnt_sb);
    
46. out_free_secdata:
    
47.     free_secdata(secdata);
    
48. out_mnt:
    
49.     free_vfsmnt(mnt);
    
50. out:
    
51.     return ERR_PTR(error);
    
52. }
    
53. 
    

复制代码

这个过程太漫长，需要有一定的耐心才能看下去，代码的可读性稍微有那么点.......

自己体会吧！series(2)继续......

mtloveft

明明白白我的心--mount series(2)
文章地址  ： http://blog.chinaunix.net/u3/114767/showart_2291298.html

先来看看mount的详细流程：



注册文件系统时要提供两个方法，
get_sb 和 kill_sb 分别在mount 和umount时调用。
而文件系统在内核里是以树状结构存在的，也就是
一个文件系统里可以mount其他的类型的文件系统，
当然也可以mount同类型的文件系统。
每个文件系统可以看作是VSF的一个实例。
mount文件系统就分配一个vfsmount结构。
vfsmount把各个文件系统用各种链表串起来。这样
以后查找文件系统时，根据条件在链表里查找。
命令mount 需要提供几个的参数，简单的格式如下
mount -t vfstype device dir
vfstype就是文件系统名称，device就是设备了，硬盘，cdrom,usb等等
dir 就是要安装的节点。
这个文档是分析最简单的文件系统ramfs,因为它不需要设备，
这样也不需要根buffer cache, device driver等打交道，适合了解文件系统。
不过我认为如果想掌握或者精通文件系统这块，必须分析几个文件系统，
minix比较简单，然后ext2,分析实际的文件系统，掌握这两个其它的就自然
通了，如果做网络通讯的话，sockfs也应该看看，不过有前几个文件系统的
基础的话，sockfs还是比较简单的。至于sysfs, procfs,内核开发经常用，应该
看看。不说废话了，继续分析。
第一步分配vfsmount，并初始化他的各种链表。方法名alloc_vfsmnt()
第二步分配super block, super block 简称sb,这个相当于国骂啦。我是
这个反映，或者是softbank. 为了得到super block 就调用注册文件系统时
注册的get_sb() . get_sb是个漫长的过程。不过内核VSF提供了几个通用的
得到super block 的方法。有
get_sb_nodev  没有设备文件 ramfs 等
get_sb_ns       有设备文件    minix, ext2等
get_sb_single   文件系统只有一个super block 如sysfs等
get_sb_pseudo 不能被客户端mount的文件系统sockfs, pipefs, bdev等
ramfs 是利用ram 的文件系统，所以不需要实际的设备。所以就
用get_sb_nodev这个方法了。
int get_sb_nodev(struct file_system_type *fs_type, int flags, void *data,
int (*fill_super)(struct super_block *, void *, int), struct vfsmount *mnt)
需要提供fill_super call back 方法。
ramfs的文件系统定义如下，
static struct file_system_type ramfs_fs_type = {
    .name  = "ramfs",
    .get_sb  = ramfs_get_sb,
    .kill_sb = ramfs_kill_sb,
};
get_sb的定义如下
int ramfs_get_sb(struct file_system_type *fs_type, int flags, const char *dev_name, void *data, struct vfsmount *mnt)
{
    return get_sb_nodev(fs_type, flags, data, ramfs_fill_super, mnt);
}
所以callback 方法是 ramfs_fill_super。

mtloveft

明明白白我的心--mount series(3)

文章地址：  http://blog.chinaunix.net/u3/114767/showart_2292125.html

先把mount实现的source code贴出来，稍微注释了一点。主要是跟上一篇文章对应以下。

mtloveft

mount series 只是代码简单说明了一下，详细的请参看

明明白白我的心--fs series
文章地址
明明白白我的心--fs series(1)   ： http://blog.chinaunix.net/u3/114767/showart_2292149.html
明明白白我的心--fs series(2)   ： http://blog.chinaunix.net/u3/114767/showart_2292171.html
明明白白我的心--fs series(3)   ： http://blog.chinaunix.net/u3/114767/showart_2292187.html
明明白白我的心--fs series(4)   ： http://blog.chinaunix.net/u3/114767/showart_2292196.html
明明白白我的心--fs series(5)   ： http://blog.chinaunix.net/u3/114767/showart_2300161.html
明明白白我的心--fs series(6)   ： http://blog.chinaunix.net/u3/114767/showart_2300171.html
明明白白我的心--fs series(7)   ： http://blog.chinaunix.net/u3/114767/showart_2300174.html
明明白白我的心--fs series( 8 ) ： http://blog.chinaunix.net/u3/114767/showart_2300176.html
明明白白我的心--fs series(9)   ： http://blog.chinaunix.net/u3/114767/showart_2300215.html

T-Bagwell

楼主的图上作业做得很好啊
向楼主学习

mtloveft

楼主的图上作业做得很好啊
向楼主学习
T-Bagwell 发表于 2010-08-17 20:30

一般一般啦。你的文章刚才我也看过了，很不错!