文件系统挂载详细分析（《图解Linux内核》虚拟文件系统篇笔记二）

上次分析到，系统初始化时会创建出一个vfsmount结构体mnt，并把创建出来的这个mnt以及他的小兄弟mnt->mnt_root包装成一个path结构体root并赋值给current->fs->root，然后在后续文件查找时，会先初始化一个nameidata结构体nd，将nd->root初始化为current->fs->root。

这里其实当中还漏了很多，因为上节的分析之后我们知道创建硬链接所需要的vfsmount结构体mnt来源于系统初始化时自动挂载的文件系统rootfs，而实际从系统初始化到创建硬链接的过程当中，一定还会挂载其他的真实的文件系统，例如ext4、proc、sysfs等等，那么这些文件系统挂载和rootfs有区别吗？有相似之处吗？是否也是创建出vfsmount结构体的mnt供后续创建硬链接使用呢？

要回答上述的这些疑问，我觉得首先得从书中的一句话入手：**mount一次就像时给原path的墙后面垒上了一堵墙，我们要做的就是穿过一堵堵墙，走到墙的尽头，垒起属于我们的新的墙。**mount操作是穿过一堵堵墙去垒墙，那么同理，文件查找呢？就是穿过一堵堵墙去查找呗！

那么我就来看一下mount垒墙的时候，是怎么创建vfsmount结构体的mnt的，以及文件查找的时候是怎么穿越一堵堵墙去查找的

先看mount操作：

我们看到有这么个函数，这个函数在挂载新的文件系统的时候会被调用，简化后是这样：

cpp 复制代码

static int do_new_mount_fc(struct fs_context *fc, struct path *mountpoint,
			   unsigned int mnt_flags)
{
	struct vfsmount *mnt;
	mnt = vfs_create_mount(fc);
	error = do_add_mount(real_mount(mnt), mp, mountpoint, mnt_flags);
	return error;
}

我们看到这里有个vfsmount，是create创建出来的，我们看最后是怎么"垒墙"的。

cpp 复制代码

void mnt_set_mountpoint(struct mount *mnt,
			struct mountpoint *mp,
			struct mount *child_mnt)
{
    //chiled_mnt就是新挂载的文件系统，mnt是他的父级文件系统，都是mount结构体，其中的mnt属性是vfsmount结构体
	child_mnt->mnt_mountpoint = mp->m_dentry;
	child_mnt->mnt_parent = mnt;
	child_mnt->mnt_mp = mp;
	hlist_add_head(&child_mnt->mnt_mp_list, &mp->m_list);
}

我们再看看文件查找的时候是怎么穿过一度堵墙，在最后一堵墙的基础上进行文件查找的。

书中有提到这么一个函数：handle_mounts：

这个函数中会调用_lookup_mnt越过一堵堵墙，而这个操作依赖于挂载时候子文件系统和父级文件系统使用mnt_parent关联。

cpp 复制代码

struct mount *__lookup_mnt(struct vfsmount *mnt, struct dentry *dentry)
{
	struct hlist_head *head = m_hash(mnt, dentry);
	struct mount *p;

	hlist_for_each_entry_rcu(p, head, mnt_hash)
		if (&p->mnt_parent->mnt == mnt && p->mnt_mountpoint == dentry)
			return p;
	return NULL;
}

这个函数中使用父级文件系统的mnt和dentry计算出一个hash值，而父级文件系统的子文件系统都存放在mount_hashtable这个数组中以这个hash值为下标的链表上。

再来看看之前文件系统挂载的时候是怎么插入的：

cpp 复制代码

static int attach_recursive_mnt(struct mount *source_mnt,
			struct mount *dest_mnt,
			struct mountpoint *dest_mp,
			bool moving)
{
	struct user_namespace *user_ns = current->nsproxy->mnt_ns->user_ns;
	HLIST_HEAD(tree_list);
	struct mnt_namespace *ns = dest_mnt->mnt_ns;
	struct mountpoint *smp;
	struct mount *child, *p;
	struct hlist_node *n;
	int err;
	if (moving) {
		unhash_mnt(source_mnt);
		attach_mnt(source_mnt, dest_mnt, dest_mp);
		touch_mnt_namespace(source_mnt->mnt_ns);
	} else {
		if (source_mnt->mnt_ns) {
			/* move from anon - the caller will destroy */
			list_del_init(&source_mnt->mnt_ns->list);
		}
		mnt_set_mountpoint(dest_mnt, dest_mp, source_mnt);
        //垒墙（父子之间通过mnt_parent关联）之后，插入mount_hashtable
		commit_tree(source_mnt);
	}
	return err;
}

static void commit_tree(struct mount *mnt)
{
	struct mount *parent = mnt->mnt_parent;
	struct mount *m;
	LIST_HEAD(head);
	struct mnt_namespace *n = parent->mnt_ns;
	__attach_mnt(mnt, parent);
}

static void __attach_mnt(struct mount *mnt, struct mount *parent)
{
    //将子文件系统的mnt（mount结构体）插入到mount_hashtable中根据父级文件系统的mnt和dentry计算出来的hash值为下标的链表上
	hlist_add_head_rcu(&mnt->mnt_hash,
			   m_hash(&parent->mnt, mnt->mnt_mountpoint));
	list_add_tail(&mnt->mnt_child, &parent->mnt_mounts);
}