linux文件系统初始化过程(2)---挂载rootfs文件系统【转】

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mob604756f06ed8 2020-09-27 22:17:00

一、目的

本文主要讲述linux3.10文件系统初始化过程的第一阶段：挂载rootfs文件系统。

rootfs是基于内存的文件系统，所有操作都在内存中完成；也没有实际的存储设备，所以不需要设备驱动程序的参与。基于以上原因，linux在启动阶段使用rootfs文件系统，当磁盘驱动程序和磁盘文件系统成功加载后，linux系统会将系统根目录从rootfs切换到磁盘文件系统。

二、主要函数调用过程

图1描述了挂载rootfs的函数调用关系(图中红色部分)，便于后面的分析。

从图中发现，在挂载rootfs前会先挂载sysfs，这样做的原因是确保sysfs能够完整的记录下设备驱动模型。

sysfs_init()完成注册和挂载sysfs文件系统的功能；init_rootfs()负责注册rootfs，init_mount_tree()负责挂载rootfs，并将init_task的命名空间与之联系起来。

linux文件系统初始化过程(2)---挂载rootfs文件系统【转】_初始化

图1

三、linux文件系统初始化

vfs_cache_init()首先建立并初始化目录hash表dentry_hashtable和索引节点hash表inode_hashtable；然后设置内核可以打开的最大文件数；最后调用mnt_init()完成sysfs和rootfs文件系统的注册和挂载。

linux使用哈希表存储目录和索引节点，以提高目录和索引节点的查找效率；dentry_hashtable是目录哈希表，inode_hashtable是索引节点哈希表。

四、挂载sysfs文件系统

sysfs用来记录和展示linux驱动模型，sysfs先于rootfs挂载是为全面展示linux驱动模型做好准备。

mnt_init()调用sysfs_init()注册并挂载sysfs文件系统，然后调用kobject_create_and_add()创建"fs"目录。

2735 err = sysfs_init();
2736 if (err)
2737 printk(KERN_WARNING "%s: sysfs_init error: %d\n",
2738 __func__, err);
2739 fs_kobj = kobject_create_and_add("fs", NULL);
2740 if (!fs_kobj)
2741 printk(KERN_WARNING "%s: kobj create error\n", __func__);

下面详细介绍sysfs文件系统的挂载过程：

1、sysfs_init()调用register_filesystem()注册文件系统类型sysfs_fs_type，并加入到全局单链表file_systems中。sysfs_fs_type定义如下，.mount成员函数负责超级块、根目录和索引节点的创建和初始化工作。

173 err = register_filesystem(&sysfs_fs_type);
174 if (!err) {
175 sysfs_mnt = kern_mount(&sysfs_fs_type);
176 if (IS_ERR(sysfs_mnt)) {
177 printk(KERN_ERR "sysfs: could not mount!\n");
178 err = PTR_ERR(sysfs_mnt);
179 sysfs_mnt = NULL;
180 unregister_filesystem(&sysfs_fs_type);
181 goto out_err;
182 }
152 static struct file_system_type sysfs_fs_type = {
153 .name = "sysfs",
154 .mount = sysfs_mount,
155 .kill_sb = sysfs_kill_sb,
156 .fs_flags = FS_USERNS_MOUNT,
157 };

2、sysfs_init()->kern_mount()->vfs_kern_mount()创建并初始化struct mount挂载点，并使用全局变量sysfs_mnt保存该挂载点的挂载项(mnt成员)。

783 mnt = alloc_vfsmnt(name);
784 if (!mnt)
785 return ERR_PTR(-ENOMEM);

3、kern_mount()调用sysfs_fs_type的.mount成员sysfs_mount()创建并初始化超级块、根目录'/'、根目录的索引节点等数据结构；并且把超级块添加到全局单链表super_blocks中，把索引节点添加到hash表inode_hashtable和超级块的inode链表中。

目前，我们可以得出一个重要结论：kern_mount()主要完成挂载点、超级块、根目录和索引节点的创建和初始化操作，可以看成是一个原子操作，这个函数以后会频繁使用。

790 root = mount_fs(type, flags, name, data);
1091 struct dentry *
1092 mount_fs(struct file_system_type *type, int flags, const char *name, void*data)
1093 {
1094 struct dentry *root;
...
1108
1109 root = type->mount(type, flags, name, data);
107 static struct dentry *sysfs_mount(struct file_system_type *fs_type,
108 int flags, const char *dev_name, void *data)
109 { ...
112 struct super_block *sb;
...
125 sb = sget(fs_type, sysfs_test_super, sysfs_set_super, flags, info);
...
130 if (!sb->s_root) {
131 error = sysfs_fill_super(sb, data, flags & MS_SILENT ? 1 : 0);