Linux那些事儿之我是Sysfs－－12-（opendir,readdir系统调用流程）

Linux那些事儿之我是Sysfs－－12-（opendir,readdir系统调用流程）转自：http://blog.csdn.net/liangxiaozhang/article/details/7268638

上回我们说到，如何创建文件夹和文件。我们发现，在sysfs中，inode并不那么重要。这是因为我们所要读写的信息已经就在内存中，并且已经形成了层次结构。我们只需有dentry，就可以dentry->fsdata，就能找到我们读些信息的来源 ---  sysfs_dirent结构。这也是我觉得有必要研究 sysfs的原因之一，因为它简单，而且不涉及具体的硬件驱动，但是从这个过程中，我们可以把文件系统中的一些基本数据结构搞清楚。接下来，我以读取
sysfs文件和文件夹的内容为例子，讲讲文件读的流程。那么关于写，还有关于symblink的东西完全可以以此类推了。

我们新建文件夹时，设置了
inode->i_op = &sysfs_dir_inode_operations;
inode->i_fop = &sysfs_dir_operations;

struct file_operations sysfs_dir_operations = {
.open = sysfs_dir_open,
.release = sysfs_dir_close,
.llseek = sysfs_dir_lseek,
.read = generic_read_dir,
.readdir = sysfs_readdir,
};

用一个简短的程序来做实验。
#include<sys/types.h>
#include<dirent.h>
#include<unistd.h>
int main()...{
DIR * dir;
struct dirent *ptr;
dir = opendir("/sys/bus/");
while((ptr = readdir(dir))!=NULL)...{
printf("d_name :%s ",ptr->d_name);
}
closedir(dir);
return -1;
}

在用户空间，用gcc编译执行即可。我们来看看它究竟做了什么。

(1)sysfs_dir_open()

这是个用户空间的程序。opendir()是glibc的函数，glibc也就是著名的标准c库。至于opendir ()是如何与sysfs dir open ()接上头的，那还得去看glibc的代码。我就不想分析了...glibc可以从gnu的网站上自己下载源代码，编译。再用gdb调试，就可以看得跟清楚。
函数流程如下:
opendir("/sys/bus/") -> /*用户空间*/
-> 系统调用->
sys_open() -> filp_open()-> dentry_open() -> sysfs_dir_open()/*内核空间*/
static int sysfs_dir_open(struct inode *inode, struct file *file)
...{
struct dentry * dentry = file->f_dentry;
struct sysfs_dirent * parent_sd = dentry->d_fsdata;
down(&dentry->d_inode->i_sem);
file->private_data = sysfs_new_dirent(parent_sd, NULL);
up(&dentry->d_inode->i_sem);
return file->private_data ? 0 : -ENOMEM;
}

内核空间:新建一个dirent结构，连入父辈的dentry中，并将它地址保存在file->private_data中。这个dirent的具体作用待会会讲。
用户空间:新建了一个DIR结构，DIR结构如下。

#define __dirstream DIR
struct __dirstream
{
int fd; /* File descriptor. */
char *data; /* Directory block. */
size_t allocation; /* Space allocated for the block. */
size_t size; /* Total valid data in the block. */
size_t offset; /* Current offset into the block. */
off_t filepos; /* Position of next entry to read. */
__libc_lock_define (, lock) /* Mutex lock for this structure. */
};

(2)sysfs_readdir()

流程如下：

readdir(dir) -> getdents() ->/*用户空间*/
-> 系统调用->
sys32 readdir() -> vfs readdir() -> sysfs readdir()/*内核空间*/

readdir(dir)这个函数有点复杂，虽然在main函数里的while循环中，readdir被执行了多次，我们看看glibc里面的代码
readdir(dir)...{
......
if (dirp->offset >= dirp->size)...{
......
getdents()
......
}
......
}

实际上，getdents() -> ... -> sysfs_readdir()只被调用了两次，getdents()一次就把所有的内容都读完，存在DIR结构当中，readdir()只是从DIR结构当中每次取出一个。DIR(dirstream)结构就是一个流。而回调函数filldir的作用就是往这个流中填充数据。第二次调用 getdents()是用户把DIR里面的内容读完了，所以它又调用getdents()但是这次getdents()回返回NULL。
static int sysfs_readdir(struct file * filp, void * dirent, filldir_t filldir)
...{
struct dentry *dentry = filp->f_dentry;
struct sysfs_dirent * parent_sd = dentry->d_fsdata;
struct sysfs_dirent *cursor = filp->private_data;
struct list_head *p, *q = &cursor->s_sibling;
ino_t ino;
int i = filp->f_pos;
switch (i) ...{
case 0:
ino = dentry->d_inode->i_ino;
if (filldir(dirent, ".", 1, i, ino, DT_DIR) < 0)
break;
filp->f_pos++;
i++;
/**//* fallthrough */
case 1:
ino = parent_ino(dentry);
if (filldir(dirent, "..", 2, i, ino, DT_DIR) < 0)
break;
filp->f_pos++;
i++;
/**//* fallthrough */
default:
if (filp->f_pos == 2) ...{
list_del(q);
list_add(q, &parent_sd->s_children);
}
for (p=q->next; p!= &parent_sd->s_children; p=p->next) ...{
struct sysfs_dirent *next;
const char * name;
int len;
next = list_entry(p, struct sysfs_dirent, s_sibling);
if (!next->s_element)
continue;
name = sysfs_get_name(next);
len = strlen(name);
if (next->s_dentry)
ino = next->s_dentry->d_inode->i_ino;
else
ino = iunique(sysfs_sb, 2);
if (filldir(dirent, name, len, filp->f_pos, ino,dt_type(next)) < 0)
return 0;
list_del(q);
list_add(q, p);
p = q;
filp->f_pos++;
}
}
return 0;
}

看sysfs_readdir()其实很简单，它就是从我们调用sysfs_dir_open()时新建的一个sysfs_dirent结构开始，便利当前dentry->dirent下的所有子sysfs_dirent结构。读出名字，再回调函数filldir()将文件名，文件类型等信息，按照一定的格式写入某个缓冲区。

一个典型的filldir()就是filldir64()，它的作用的按一定格式向缓冲区写数据，再把数据复制到用户空间去。