struct super_block（超级块）是内核用来描述已挂载文件系统的核心数据结构，存储的是文件系统的 "全局元数据"------ 相当于文件系统的 "系统级身份证"，管理整个文件系统的资源、规则和状态。
可以这样类比：
struct inode描述单个文件 / 目录的元数据；struct super_block描述整个文件系统的元数据（比如文件系统类型、总大小、空闲块数、挂载点、全局操作规则等）。
每个已挂载的文件系统（如 /、/home、/tmp）对应且仅对应一个 super_block 实例，内核会将所有 super_block 维护在一个全局链表中。
核心定义
核心字段
| 字段 | 核心作用 |
|---|---|
s_magic |
文件系统 "指纹"，内核通过它识别文件系统类型（如 stat -f / 可查看魔数）。 |
s_blocksize |
文件系统的基础块大小，所有数据分配 / 读写都以该大小为单位（如 ext4 默认 4KB）。 |
s_op |
超级块操作集（见下文），定义文件系统的全局操作（如创建 inode、卸载、同步）。 |
s_root |
指向文件系统根目录的 vfsmount，通过它可访问根目录的 dentry/inode。 |
s_fs_info |
具体文件系统的私有数据（如 ext4 的 struct ext4_sb_info），存储 ext4 特有的全局信息（如日志位置、块组数量）。 |
s_bdev |
关联的块设备（如 /dev/sda1），文件系统的所有磁盘 IO 最终通过该设备完成。 |
s_inodes |
该文件系统中所有 "活跃"（已加载到内存）的 inode 链表，内核通过它管理内存中的 inode。 |
核心操作集：super_operations
struct super_operations 是 super_block 的 "全局操作手册"，定义了对整个文件系统的核心操作，由具体文件系统实现（如 ext4 实现 ext4_super_operations）：
super_operations与inode_operations
struct super_operations：文件系统级别的全局操作集，定义对整个已挂载文件系统的 "宏观操作"（如分配 / 释放 inode、同步整个文件系统、卸载文件系统）；struct inode_operations：单个 inode 级别的操作集，定义对单个文件 / 目录 / 设备文件的 "微观操作"（如创建文件、删除目录、重命名、查找文件）。
| 维度 | struct super_operations（超级块操作集） | struct inode_operations（inode 操作集） |
|---|---|---|
| 操作粒度 | 整个文件系统 | 单个 inode（文件 / 目录 / 设备） |
| 核心操作 | - 分配 / 销毁 inode（alloc_inode/destroy_inode）- 同步整个文件系统（sync_fs）- 卸载文件系统（umount_begin）- 写回 inode 到磁盘（write_inode）- 设置文件系统只读 / 可写（remount_fs） |
- 创建文件 / 目录（create/mkdir）- 删除文件 / 目录（unlink/rmdir）- 重命名（rename）- 查找文件（lookup）- 创建硬链接 / 软链接（link/symlink）- 修改文件属性（setattr） |
| 关联结构体 | 绑定到 struct super_block 的 s_op 字段 |
绑定到 struct inode 的 i_op 字段 |
| 调用场景 | 挂载 / 卸载文件系统、全局同步（sync 命令）、系统内存回收、文件系统只读切换 |
日常文件操作（touch/mkdir/rm/mv/ln）、文件权限校验、属性修改 |
| 实现主体 | 每个文件系统（ext4/XFS/tmpfs）实现一套，全局共用 | 同一文件系统内，不同类型 inode（目录 / 普通文件 / 设备文件）有不同实现（如 ext4 目录和普通文件的 i_op 不同） |
关键协作点：
inode_operations的create是 "业务入口"，处理单个文件的创建逻辑；- 底层依赖
super_operations的alloc_inode完成 "资源分配"（从文件系统的空闲 inode 池中分配）； - 操作完成后，通过
super_operations的write_inode将新 inode 的元数据持久化到磁盘。
区别:
- 粒度不同 ：
super_operations管 "整个文件系统"，inode_operations管 "单个文件 / 目录"； - 职责不同：前者负责全局资源管理、系统级维护；后者负责单个文件的增删改查、属性操作；
- 绑定对象不同 ：前者绑定到
super_block（一个文件系统一个实例）；后者绑定到inode（不同类型 inode 有不同实例）。
struct dquot_operations
struct dquot_operations（配额操作集）是内核为磁盘配额功能设计的操作接口集合 ，绑定到 struct super_block（超级块）的配额相关字段中。它的核心作用是：
- 为不同文件系统（ext4、XFS、Btrfs 等）提供统一的配额操作接口；
- 定义对 "配额项（dquot）" 的具体操作（如创建配额、扣减磁盘空间、同步配额到磁盘）。
简单类比：
- 磁盘配额（dquot）是 "给用户 / 组设置的磁盘使用额度"（比如限制用户 A 最多用 10GB 空间）；
dquot_operations是 "管理这个额度的操作手册"（比如查看额度、扣减已用空间、超额度时限制写入、同步额度到磁盘）。
核心定义
核心字段解释
| 函数指针 | 核心作用 | 触发场景 |
|---|---|---|
dq_init |
初始化文件系统的配额功能（如加载配额文件、初始化配额缓存） | mount -o usrquota /dev/sda1 /mnt（挂载时启用用户配额） |
dq_alloc_space |
扣减配额的已用空间（按文件大小计算） | 用户写入文件（如 dd if=/dev/zero of=test bs=1G count=1） |
dq_free_space |
释放配额的已用空间 | 用户删除文件（如 rm test） |
dq_alloc_inode |
扣减配额的已用 inode 数（创建文件会消耗 1 个 inode） | touch newfile.txt（创建新文件） |
dq_check |
检查用户已用空间 /inode 是否超过限额 | 写入文件前校验，超限则返回 EDQUOT 错误（磁盘配额超出） |
dq_sync |
将所有配额数据同步到磁盘（配额文件，如 aquota.user） | quotasync 命令或内核后台刷盘 |
核心要点
- 配额分 "空间配额"（限制字节数）和 "inode 配额"（限制创建的文件数量），
dq_alloc_inode/dq_free_inode管理 inode 配额； - 配额超限后，软限制（soft limit）超了会警告，宽限期内仍可写入；硬限制（hard limit）超了才会拒绝写入；
- 所有文件系统对配额功能的支持：主流文件系统（ext4、XFS、Btrfs）支持，部分轻量级文件系统（如 tmpfs、vfat）不支持。
dquot_operations是管理磁盘配额的核心操作集，定义了配额的初始化、读写、空间 /inode 扣减、校验、同步等操作；- 它绑定到文件系统的超级块（
super_block->s_dquot_ops），不同文件系统实现各自的配额操作逻辑； - 核心作用是在用户写入文件 / 创建文件时，校验并更新配额，确保用户 / 组不超出设定的磁盘使用限额。
工作流程（以挂载 ext4 为例）
当你执行 mount /dev/sda1 /mnt/data 时，内核的核心流程：
- 解析挂载参数 ：识别设备
/dev/sda1和文件系统类型ext4； - 读取磁盘超级块 ：从
/dev/sda1的固定位置（通常是块 1）读取 ext4 磁盘超级块，解析出块大小、魔数、空闲 inode / 块数等； - 创建内存 super_block ：在内核中分配并初始化
struct super_block，填充s_magic、s_blocksize、s_bdev等字段； - 关联私有数据 ：分配
ext4_sb_info结构体，存储 ext4 特有信息（如块组描述符、日志信息），赋值给s_fs_info； - 设置操作集 ：将
s_op指向ext4_super_operations； - 创建根目录 inode ：加载文件系统根目录的
inode，关联到s_root； - 加入全局链表 ：将该
super_block加入内核全局super_blocks链表，完成挂载。
与其他核心结构体的关联
super_block 是 VFS 的 "中枢"，关联了所有关键结构体：
核心要点
struct super_block是已挂载文件系统的核心描述符，存储整个文件系统的全局元数据和规则；- 核心字段包括文件系统魔数、块大小、挂载信息、全局操作集（
s_op）、私有数据（s_fs_info）等； - 每个已挂载的文件系统对应一个
super_block，它是连接 VFS 和具体文件系统、关联 inode / 块设备 / 挂载点的中枢。