Книга: Операционная система UNIX

Монтирование файловой системы

Монтирование файловой системы

Прежде чем может состояться работа с файлами, соответствующая файловая система должна быть встроена в существующее иерархическое дерево.

Только после этого ядро сможет выполнять файловые операции, такие как создание, открытие, чтение или запись в файл. Эта операция встраивания получила название подключения или монтирования файловой системы.

Каждая подключенная файловая система представлена на независимом уровне в виде структуры vfs, аналоге записи таблицы монтирования дисковой файловой системы. Структуры vfs всех подключенных файловых систем организованы в виде односвязного списка, в совокупности обеспечивая информацию, необходимую для обслуживания всего иерархического дерева, а также информацию о реальной файловой системе, которые не изменяются на протяжении работы. Первой записью списка всегда является корневая файловая система. В дальнейшем, список vfs мы будем называть устоявшимся термином — таблица монтирования. Поля структуры vfs приведены в табл. 4.3.

Таблица 4.3. Поля структуры vfs

Поле vfs_data содержит указатель на данные реальной файловой системы. Например, для дисковой файловой системы s5fs, это поле указывает на суперблок, размещенный в памяти.

Поле vfs_op указывает на операции файловой системы, которые в терминах объектно-ориентированного подхода могут быть названы виртуальными методами объекта vfs. Возможные операции файловой системы приведены в табл. 4.4. Поскольку они существенным образом зависят от архитектуры и конкретной реализации, поля vfs_op заполняются указателями на соответствующие функции реальной файловой системы при ее монтировании.

Таблица 4.4. Операции файловой системы

Для инициализации и монтирования реальной файловой системы UNIX хранит коммутатор файловых систем (File System Switch), адресующий процедурный интерфейс для каждого типа файловой системы, поддерживаемой ядром. UNIX System V для этого использует глобальную таблицу, каждый элемент которой соответствует определенному типу реальной файловой системы, например s5fs, ufs или nfs. Элемент этой таблицы vfssw имеет поля, указанные в табл. 4.5.

Таблица 4.5. Коммутатор файловых систем

Взаимодействие структур виртуальной файловой системы показано на рис. 4.9.

Рис. 4.9. Структуры данных виртуальной файловой системы

Монтирование файловой системы производится системным вызовом mount(2). В качестве аргументов передаются тип монтируемой файловой системы, имя каталога, к которому подключается файловая система (точка монтирования), флаги (например, доступ к файловой системе только для чтения) и дополнительные данные, конкретный вид и содержимое которых зависят от реализации реальной файловой системы. При этом производится поиск vnode, соответствующего файлу — точке монтирования (операция lookup() или namei() трансляции имени), и проверяется, что файл является каталогом и не используется в настоящее время для монтирования других файловых систем.

Затем происходит поиск элемента коммутатора файловых систем vfssw[], соответствующего типу монтируемой файловой системы. Если такой элемент найден, вызывается операция инициализации, адресованная полем vsw_init(). При этом выполняется размещение специфических для данного типа файловой системы данных, после чего ядро размещает структуру vfs и помещает ее в связанный список, подключенных файловых систем, как это показано на рис. 4.11. Поле vfs_vnodecovered указывает на vnode точки монтирования. Это поле устанавливается нулевым для корневой (root) файловой системы, элемент vfs которой всегда расположен первым в списке подключенных файловых систем. Поле vfs_op адресует вектор операций, определенный для данного типа файловой системы. Наконец, указатель на данный элемент vfs сохраняется в поле v_vfsmountedhere виртуального индексного дескриптора каталога — точки монтирования.

После этого вызывается операция vfs_mount() соответствующая данному типу файловой системы. Конкретные действия определяются реализацией файловой системы и могут существенно различаться. Например, операция монтирования локальной файловой системы ufs предусматривает считывание в память метаданных системы, таких как суперблок, в то время как монтирование удаленной NFS файловой системы включает передачу сетевого запроса файловому серверу. Однако монтирование предусматривает выполнение и ряда общих операций, включающих:

? проверку соответствующих прав на выполнение монтирования;

? размещение и инициализацию специфических для файловой системы данного типа данных, сохранение адреса этих данных в поле vfs_data элемента vfs;

? размещение vnode для корневого каталога подключаемой файловой системы, доступ к которому осуществляется с помощью операции vfs_root().

После подключения файловая система может быть адресована по имени точки монтирования. В частности, при отключении файловой системы с помощью системного вызова umount(2), в качестве аргумента ему передается имя точки монтирования. Адресация с помощью специального файла устройства, как это происходило раньше, нарушает унифицированный вид виртуальной файловой системы, так как некоторые типы вообще не имеют такого устройства (например, NFS).

Определение корневого vnode для подключенной файловой системы производится с помощью операции vfs_root(). Заметим, что в некоторых реализациях независимой файловой системы (например, в SCO UNIX, хотя там используется другая терминология) одно из полей записи таблицы монтирования явно указывало на корневой vnode. Подход, предложенный фирмой Sun Microsystems, позволяет не хранить корневой vnode постоянно, размещая его только при необходимости работы с файловой системой. Это минимизирует ресурсы, занимаемые подключенными файловыми системами, которые продолжительное время не используются.

На рис. 4.10 приведен вид логического файлового дерева до и после монтирования файловой системы А к каталогу /usr/local. На рис. 4.11 приведен вид виртуальной файловой системы после этой операции монтирования.

Рис. 4.10. Монтирование файловой системы А к корневой файловой системе

Рис. 4.11. Схема монтирования файловых систем различных типов

Исследовать описанные структуры данных можно с помощью утилиты crash(1M). Для этого применяются команды vfs и mode, отображающие содержимое соответствующих структур данных. Приведем пример такого исследования файлового дерева операционной системы Solaris 2.5:

# crash
dumpfile = /dev/mem, namelist = /dev/ksyms, outfile = stdout
> !mount
/ on /dev/dsk/c0t3d0s0 read/write on Tue Feb 25 15:29:11 1997
/usr/local on /dev/dsk/c0t0d0s0 read/write on Tue Feb 25 15:29:13 1997
/tmp on swap read/write on Tue Feb 25 15:29:13 1997
/dev/fd on fd read/write/setuid on Tue Feb 25 15:29:11 1997
/proc on /proc read/write/setuid on Tue Feb 25 15:29:11 1997
/cdrom/unnamed_cdrom on /dev/dsk/c0t6d0 ronly on Mon Mar 25 15:29:43 1997
> vfs
FSTYP BSZ  MAJ/MIN   FSID VNCOVERED    PDATA BCOUNT FLAGS
ufs   8192  32,24  800018         0 f5b79b78      0 notr
ufs   8192  32,0   800000  f5c29ad0 f5c28c88      0 notr
tmpfs 4096   0,0        0  f5958d18 f5d16ee0      0 notr
fd    1024 158,0  2780000  f5c4f5d8        0      0
proc  1024 156,0  2700000  f5c4f718        0 283920
hsfs  2048  91,1  b9d02de5 f5f20698 f5b60d98      0 rd

Мы распечатали список подключенных файловых систем (команда mount(1M)) и элементы vfs таблицы монтирования. Рассмотрим подробнее vnode точки монтирования файловой системы раздела /dev/dsk/c0t0d0s0.

> vnode f5c29ad0
VCNT VFSMNTED     VFSP STREAMP VTYPE RDEV VDATA    VFILOCKS VFLAG
   2 f5c25c60 f0286570       0 d     -    f5c29ac8        0 -

Удостоверимся, что поле v_vfsmountedhere(VFSMNTED) адресует элемент vfs подключенной файловой системы, а поле v_fsp(VFSP) указывает на элемент корневой файловой системы.

> vfs f5c25c60
FSTYP  BSZ MAJ/MIN   FSID VNCOVERED    PDATA BCOUNT FLAGS
ufs   8192  32,0   800000  f5c29ad0 f5c28c88      0 notr
> vfs f0286570
FSTYP  BSZ MAJ/MIN   FSID VNCOVERED    PDATA BCOUNT FLAGS
ufs   8192  32,24  800018         0 f5b79b78      0 notr

Наконец, посмотрим на содержимое inode файловой системы ufs, адресованного полем v_data(VDATA) виртуального индексного дескриптора:

> ui f5c29ac8
UFS INODE TABLE SIZE = 1671
SLOT MAJ/MIN INUMB RCNT LINK UID GID SIZE    MODE FLAGS
   -  32,24   7552    2    2   0   0  512 d---755 rf

Полученная информация показывает, что запись таблицы inode ufs адресует дисковый индексный дескриптор с номером 7552 (INUMB). Для того чтобы узнать имя файла, используем команду ncheck(1M):

> !ncheck -i 7552
/dev/dsk/c0t3d0s0:
7552 /usr/local

Оглавление книги