聊聊Posix语义之open和close系统调用

系统调用

• linux下任何进程针对文件类打开和释放资源大部分 都会涉及到系统调用
  ，这里是针对文件相关的系统调用open
  和close
  .linux下open
  一个文件是返回的是一个文件描述符，这个文件描述符关联一个struct file
  ,struct file
  是通过文件inode
  初始化而来；close
  系统调用把进程关联的fd对应的struct file
  资源给释放了，同时flush
  这个struct file
  对应的inode
  信息到磁盘。整个open
  和close
  操作都是通过system call->vfs->ext4
  这样的路径来执行。

Posix之open

• open
  根据用户态进程传入的文件路径名称
  打来文件，创建文件的struct file
  结构体，并将进程的申请的空闲文件描述符和struct file
  进行关联，然后返回这个文件描述符给用户态进程来完成操作。

• open
  系统调用的整个函数流程如下:

// 进入系统调用
do_sys_open
	// 本进程内部申请一个空闲的fd
	get_unused_fd_flags
	// 根据open参数遍历并且通过inode初始化struct file
	do_filp_open
		// 根据路径名称定为文件dentry和目标文件的inode,返回struct file
		path_openat
				// 申请struct file
				alloc_empty_file
				// 准备查找路径起点
				path_init
				// 逐级路径解析，并且查找
				link_path_walk
						// 本层文件路径查找
						walk_component
								// 在dcache中查找					
								lookup_fast
								// 读取具体的磁盘进行查找
								lookup_slow
				// ext4查找目标文件的inode
				ext4_lookup
					ext4_find_entry
				// 目标文件inode创建
				ext4_create
					__ext4_new_inode	
	// 把fd打开的struct file关联起来								
	fd_install

Posix之close

• close
  系统调用涉及到进程内部fd
  和struct file
  解绑，同时需要释放fd
  和struct file
  结构，同时需要flush
  inode的相关数据。

// close系统调用
ksys_close
		// 释放fd，解绑struct file，同时flush inode
		__close_fd
				// 获取fd对应的struct file,解绑fd和struct file关系，调用方法释放资源(fd）
				files_fdtable
				// 调用struct file->f_op的flush方法，更新inode数据，最后释放struct file
				filp_close

static inline int ksys_close(unsigned int fd)
{
	return __close_fd(current->files, fd);
}

int __close_fd(struct files_struct *files, unsigned fd)
{
	struct file *file;
	struct fdtable *fdt;

	spin_lock(&files->file_lock);
	// 获取文件描述符表
	fdt = files_fdtable(files);
	if (fd >= fdt->max_fds)
		goto out_unlock;
	// 获取fd对应的fd
	file = fdt->fd[fd];
	if (!file)
		goto out_unlock;
	rcu_assign_pointer(fdt->fd[fd], NULL);
	// 释放fd资源，设置为可用
	__put_unused_fd(files, fd);
	spin_unlock(&files->file_lock);
	// 调用struct file->f_op的flush方法，更新对应的inode
	return filp_close(file, files);

out_unlock:
	spin_unlock(&files->file_lock);
	return -EBADF;
}