inode 结构的管理_bin

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inode 结构的管理

2009-09-08 16:11

inode结构前三个字段就是用来帮助将inode串起来的字段，分别是

struct list_head i_hash;
struct list_head i_list;
struct list_head i_dentry; 　

　　这跟我们在super block那里所看到的s_list是属于同样的型别，都是struct list_head。list_head这种结构在Kernel里实在用的很多，事实上，它也的确很好用。我们将在这篇文章的最后跟您彻底讨论 list_head结构以及它的用法。现在我们只要知道list_head可以帮我们将一些结构串行在一起就够了。在VFS里，有四个串行是用来管理 inode的，分别是inode_unused用来将目前还没使用的inode串在一起，它就是使用i_list这个字段。第二个是 inode_in_use用来将目前正在使用的inode串在一起，当一个inode被使用时，它会从inode_unused中被取出来，因此，此时 i_list不会被用到，接着它会利用i_list字段放到inode_in_use中。第三个是sb->s_dirty用来将dirty inode串行在一起。这个串行的开头位于super block的s_dirty字段，一样也是使用i_list串接。所有正在使用中的inode都可以经由inode_in_use串行找到，但是，因为系统的inode太多，所以，串行可能会很长，如果慢慢找，在速度上并不理想，因此，每个使用中的inode都会计算出其hash value，并且放到hash table，但是hash table有时会有collision的情形出现，因此每一个entry是由一个list串接起来，这个list就是利用i_hash字段来串接的。至于 i_dentry是在dcache中使用的，dcache利用这个字段将inode串接起来。
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Linux inode cache机制实现在fs／inode.c文件中。　
1．1．Inode的slab分配器缓存 　　
索引节点缓存（inode cache，简称icache）机制的实现是以inode对象的slab分配器缓存为基础的，因此要从物理内存中申请或释放一个inode对象，都必须通过kmem_cache_alloc()函数和kmem_cache_free()函数来进行。　　

Inode对象的slab分配缓存由一个kmem_cache_t类型的指针变量inode_cachep来定义。这个slab分配器缓存是在 inode cache的初始化函数inode_init（）中通过kmem_cache_create()函数来创建的。　　Linux在inode.c文件中又定义了两个封装函数，来实现从inode_cachep slab分配器缓存中分配一个inode对象或将一个不再使用的inode对象释放给slab分配器，如下所示：　　
#define alloc_inode() \ 　　((strUCt inode *) kmem_cache_alloc(inode_cachep, SLAB_KERNEL)) 　　static void destroy_inode(struct inode *inode) 　　{ 　　if (!list_empty(&inode->i_dirty_buffers)) 　　BUG(); 　　kmem_cache_free(inode_cachep, (inode)); 　　} 　　　　

1．3 icache数据结构 　　
Linux通过在inode_cachep slab分配器缓存之上定义各种双向链表来实现inode缓存机制，以便有效地管理内存inode对象。这些链表包括：正在使用的inode链表、未使用的inode链表、inode哈希链表和匿名inode的哈希链表，他们的定义如下：　　
static LIST_HEAD(inode_in_use); 　　
static LIST_HEAD(inode_unused); 　　
static struct list_head *inode_hashtable; 　　
static LIST_HEAD(anon_hash_chain); /* for inodes with NULL i_sb */ 　　
此外，每个超级块对象super_block中还有一条被修改过的、且正在使用的inode双向链表s_dirty。　　每一个inode对象都会存在于两个分离的双向链表中：　　
（1）一个就是inode哈希链表inode_hashtable，用来加快inode查找，每个inode对象都通过I_hash指针链入哈希链表中。　　
（2）另一个就是inode的“类型”链表：　　
l 如果I _count>0、I_nlink>0且该inode不脏，则这个inode就通过其I_list指针链入系统全局的 inode_in_use双向链表。　　
l 如果I _count和I_nlink都大于0，但是这个inode为脏（既I_state域中设置了I_DIRTY标志），则这个inode通过 I_list指针链入他所属的super_block对象的s_dirty链表。　　
l 如果I _count＝0，则通过其I_list链入inode_unused链表。对于那些不属于任何超级块对象（即I_sb＝NULL）的匿名inode对象，则通过I_hash指针链入系统全局的匿名inode哈希链表 anon_hash_chain。　　　

1．3．1 对inode缓存链表的锁保护 　　
Linux在inode.c中定义了自旋锁inode_lock，来实现对所有inode缓存链表的互斥访问。也即，任何访问任意一条inode缓存链表的代码段，都必须通过调用spin_lock()函数持有该自旋锁，并在结束访问后通过spin_unlock()释放该自旋锁。 Inode_lock的定义如下：　　Spinlock_t inode_lock＝SPIN_LOCK_UNLOCKED；　　NOTE！如果要改变一个正在使用的inode对象的I_state域，也必须先持有该自旋锁。　

1．3．2 inode缓存的统计信息 　　全局变量inodes_stat定义了inode cache的统计信息，主要包括cache中的inode对象总数和其中未使用的inode个数，其定义如下：　　struct { 　　int nr_inodes; 　　int nr_unused; 　　int dummy[5]; 　　} inodes_stat; 　　　　

1．3．3 inode哈希链表 　　inode哈希链表的主要用途是加快在icache中查找一个特定的inode对象。指针inode_hashtable指向一组哈希链表表头，所有哈希函数值（记为h）相同的inode对象都通过I_hash指针作为接口组成双向链表，并挂在inode_hashtable［h］这个哈希链表表头之后。所有哈希链表表头都放在一起组成一个数组，该数组的首地址由指针inode_hashtable所指向。　　在Linux中，inode哈希链表表头数组是存放在2order个连续的物理页帧中的，其中，order≥1，且它的值与系统总的物理页帧数 num_physpages的值相关。因此，哈希链表表头的个数为：2order＊PAGE_SIZE／sizeof（struct list_head）。由于list_head结构类型的大小是8个字节（2个32位指针），因此：inode哈希链表表头的个数可以表示为：2（order+12-3）。　　1 哈希链表的初始化　　inode cache的初始化工作是由inode_init()函数来完成的,它主要完成两项工作:(1)inode哈希链表的初始化,包括为inode哈希链表表头数组分配物理内存等；（2）创建inode slab分配器缓存。该函数的源代码如下：　　/* 　　* Initialize the hash tables. 　　*/ 　　void __init inode_init(unsigned long mempages) 　　{ 　　struct list_head *head; 　　unsigned long order; 　　unsigned int nr_hash; 　　int i; 　　　　／＊计算order的值，但是我不知道为什么要这样计算？：）＊／　　mempages >>= (14 - PAGE_SHIFT); 　　mempages *= sizeof(struct list_head);

类别：linux_os|

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