Linux內核2.4.18創建硬鏈接的系統調用sys_link

1、磁盤目錄項結構
/*
 * The new version of the directory entry.  Since EXT2 structures are
 * stored in intel byte order, and the name_len field could never be
 * bigger than 255 chars, it's safe to reclaim the extra byte for the
 * file_type field.
 */
struct ext2_dir_entry_2 {
    __u32    inode;            /* Inode number */
    __u16    rec_len;        /* Directory entry length */
    __u8    name_len;        /* Name length */
    __u8    file_type;
    char    name[EXT2_NAME_LEN];    /* File name */
};
inode:inode節點號
rec_len:目錄項長度
name_len:實際的目錄項名稱長度(一般不等於EXT2_NAME_LEN)
file_type:文件類型編碼
name:目錄項名稱(不含'\0')


2、調用路徑:sys_link->vfs_link->ext2_link->ext2_add_nondir->ext2_add_link


3、函數分析

/*
 * Hardlinks are often used in delicate situations.  We avoid
 * security-related surprises by not following symlinks on the
 * newname.  --KAB
 *
 * We don't follow them on the oldname either to be compatible
 * with linux 2.0, and to avoid hard-linking to directories
 * and other special files.  --ADM
 */
asmlinkage long sys_link(const char * oldname, const char * newname)
{
    int error;
    char * from;
    char * to;

    from = getname(oldname);
    if(IS_ERR(from))
        return PTR_ERR(from);
    to = getname(newname);
    error = PTR_ERR(to);
    if (!IS_ERR(to)) {
        struct dentry *new_dentry;
        struct nameidata nd, old_nd;

        error = 0;
        if (path_init(from, LOOKUP_POSITIVE, &old_nd))
            error = path_walk(from, &old_nd);
        if (error)
            goto exit;
        if (path_init(to, LOOKUP_PARENT, &nd))
            error = path_walk(to, &nd);
        if (error)
            goto out;
        error = -EXDEV;
        if (old_nd.mnt != nd.mnt)
            goto out_release;
        new_dentry = lookup_create(&nd, 0);
        error = PTR_ERR(new_dentry);
        if (!IS_ERR(new_dentry)) {
            error = vfs_link(old_nd.dentry, nd.dentry->d_inode, new_dentry);
            dput(new_dentry);
        }
        up(&nd.dentry->d_inode->i_sem);
out_release:
        path_release(&nd);
out:
        path_release(&old_nd);
exit:
        putname(to);
    }
    putname(from);

    return error;
}
//作爲系統調用API和指定文件系統層的接口,處於VFS層。
int vfs_link(struct dentry *old_dentry, struct inode *dir, struct dentry *new_dentry)
{
    struct inode *inode;
    int error;

    down(&dir->i_zombie);
    error = -ENOENT;
    inode = old_dentry->d_inode;
    if (!inode)
        goto exit_lock;

    error = may_create(dir, new_dentry);//檢查是否具備創建權限
    if (error)
        goto exit_lock;

    error = -EXDEV;
    if (dir->i_dev != inode->i_dev) //硬鏈接不能跨設備,跨文件系統建立。
        goto exit_lock;

    /*
     * A link to an append-only or immutable file cannot be created.
     */
    error = -EPERM;
    if (IS_APPEND(inode) || IS_IMMUTABLE(inode))
        goto exit_lock;
    if (!dir->i_op || !dir->i_op->link)
        goto exit_lock;

    DQUOT_INIT(dir);
    lock_kernel();
    error = dir->i_op->link(old_dentry, dir, new_dentry);//調用ext2_link
    unlock_kernel();

exit_lock:
    up(&dir->i_zombie);
    if (!error)
        inode_dir_notify(dir, DN_CREATE);
    return error;
}

//ext2文件系統的創建鏈接函數,調用ext2_add_nondir。
static int ext2_link (struct dentry * old_dentry, struct inode * dir,
    struct dentry *dentry)
{
    struct inode *inode = old_dentry->d_inode;

    if (S_ISDIR(inode->i_mode)) //不能創建指向目錄節點的硬鏈接
        return -EPERM;

    if (inode->i_nlink >= EXT2_LINK_MAX)
        return -EMLINK;

    inode->i_ctime = CURRENT_TIME;
    ext2_inc_count(inode);
    atomic_inc(&inode->i_count);

    return ext2_add_nondir(dentry, inode);
}

//在dentry->parent目錄中創建指向節點inode(節點號inode->i_ino)的鏈接,並將對應的內存目錄項dentry和inode建立關聯
static inline int ext2_add_nondir(struct dentry *dentry, struct inode *inode)
{
    int err = ext2_add_link(dentry, inode);
    if (!err) {
        d_instantiate(dentry, inode);
        return 0;
    }
    ext2_dec_count(inode);
    iput(inode);
    return err;
}


/*
 *    Parent is locked.
 */
int ext2_add_link (struct dentry *dentry, struct inode *inode)
{
    struct inode *dir = dentry->d_parent->d_inode;
    const char *name = dentry->d_name.name;
    int namelen = dentry->d_name.len;
    unsigned reclen = EXT2_DIR_REC_LEN(namelen);//根據創建目錄項名稱長度計算出目錄項長度reclen
    unsigned short rec_len, name_len;
    struct page *page = NULL;
    ext2_dirent * de;
    unsigned long npages = dir_pages(dir);//根據目錄長度,推算出目錄文件的頁面數
    unsigned long n;
    char *kaddr;
    unsigned from, to;
    int err;

    /* We take care of directory expansion in the same loop */
    for (n = 0; n <= npages; n++) {//循環檢測每一頁,尋找目錄項空位
        page = ext2_get_page(dir, n);
        err = PTR_ERR(page);
        if (IS_ERR(page))
            goto out;
        kaddr = page_address(page);//本頁起始地址:頁結構指針轉換爲線性地址
        de = (ext2_dirent *)kaddr;//當前目錄項地址
        kaddr += PAGE_CACHE_SIZE - reclen;//kaddr=本頁最後一個目錄項地址(頁起始地址+頁長-新目錄項長度)
        while ((char *)de <= kaddr) { //頁內循環檢測每個目錄項,一旦下個檢測地址高於kaddr,那麼說明本頁沒有適合的位置,必須看下頁
            err = -EEXIST;
            if (ext2_match (namelen, name, de))//目錄中存在同名的目錄項,則退出,返回-EEXIST
                goto out_page;
            name_len = EXT2_DIR_REC_LEN(de->name_len);//name_len=當前目錄項需要的長度
            rec_len = le16_to_cpu(de->rec_len); //rec_len=當前目錄項實際佔用的長度
            if (!de->inode && rec_len >= reclen)//情況1:如果當前目錄項空閒,且長度合適,那麼可以放置新的目錄項,轉向got_it。
                goto got_it;
            if (rec_len >= name_len + reclen)//情況2:如果當前目錄項長度>=當前目錄項需要長度+新目錄項需要長度,那麼可以從中分出尾部部分放置新目錄項
                goto got_it;
            de = (ext2_dirent *) ((char *) de + rec_len);//否則看下個目錄項
        }
        ext2_put_page(page);
    }
    BUG();
    return -EINVAL;

got_it:
    from = (char*)de - (char*)page_address(page);
    to = from + rec_len;
    lock_page(page);
    err = page->mapping->a_ops->prepare_write(NULL, page, from, to);
    if (err)
        goto out_unlock;
    if (de->inode) {//針對情況2
        ext2_dirent *de1 = (ext2_dirent *) ((char *) de + name_len);//新目錄項的放置位置de1在當前目錄項後邊,即當前目錄項位置de+當前目錄項實際需要的長度name_len
        de1->rec_len = cpu_to_le16(rec_len - name_len);//新目錄項的實際佔用長度de1->rec_len=當前目錄項實際佔用長度rec_len - 當前目錄項需要的長度name_len
        de->rec_len = cpu_to_le16(name_len);//修改當前目錄項實際佔用長度rec_len爲需要的長度name_len
        de = de1;//de指向新目錄項的位置
    }
    de->name_len = namelen;
    memcpy (de->name, name, namelen);//拷貝目錄項名稱字符串
    de->inode = cpu_to_le32(inode->i_ino);//關聯i節點號
    ext2_set_de_type (de, inode);
    err = ext2_commit_chunk(page, from, to);//提交頁面的修改部分(相關bh置爲髒),如果塊設備有MS_SYNCHRONOUS標誌或者目錄文件有S_SYNC標誌,則立刻同步的磁盤。
    dir->i_mtime = dir->i_ctime = CURRENT_TIME;//修改目錄節點的時間戳。
    mark_inode_dirty(dir);//目錄文件節點置爲髒
    /* OFFSET_CACHE */
out_unlock:
    UnlockPage(page);
out_page:
    ext2_put_page(page);
out:
    return err;
}
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