Linux 内核函数集

Linux 内核函数集

• [1. vfs_caches_init_early](#1. vfs_caches_init_early)
• [2. vfs_caches_init](#2. vfs_caches_init)
• • [2.1 kmem_cache_create](#2.1 kmem_cache_create)
  • [2.2 dcache_init](#2.2 dcache_init)
  • [2.3 inode_init](#2.3 inode_init)
  • [2.4 files_init](#2.4 files_init)
  • [2.5 mnt_init](#2.5 mnt_init)
  • • [2.5.1 kernfs_init](#2.5.1 kernfs_init)
    • [2.5.2 sysfs_init](#2.5.2 sysfs_init)
    • • [2.5.2.1 kernfs_create_root](#2.5.2.1 kernfs_create_root)
      • [2.5.2.2 register_filesystem](#2.5.2.2 register_filesystem)
    • [2.5.3 kobject_create_and_add](#2.5.3 kobject_create_and_add)
    • • [2.5.3.1 kobject_create](#2.5.3.1 kobject_create)
      • [2.3.3.2 kobject_add](#2.3.3.2 kobject_add)

1.

• 为全局变量dentry_hashtable分配一块连续物理内存并初始化这块内存中的每个桶，使其成为一个空的链表头，为后续的 dentry 插入和查找做好准备

• 为全局变量inode_hashtable分配一块连续物理内存并初始化这块内存中的每个桶，使其成为一个空的链表头，为后续的 inode 插入和查找做好准备

---

2. vfs_caches_init

1. 计算预留内存，调整可用页数

2. 通过 函数，创建全局变量names_cachep的 缓存（可供 kmem_cache_alloc / kmem_cache_free 使用的缓存对象）

3. 通过 dcache_init 函数，创建全局变量dentry_cache的 缓存（可供 kmem_cache_alloc / kmem_cache_free 使用的缓存对象）

4. 通过 inode_init 函数，创建全局变量inode_cachep的 缓存（可供 kmem_cache_alloc / kmem_cache_free 使用的缓存对象）

5. 通过 files_init 函数，创建全局变量filp_cachep的 缓存（可供 kmem_cache_alloc / kmem_cache_free 使用的缓存对象），计算并设置系统最大打开文件数

6. 搭建了整个挂载子系统的基础设施，使得后续的 mount() 系统调用能够正常工作

   6.1 通过 函数，创建全局变量mnt_cache的 缓存（可供 kmem_cache_alloc / kmem_cache_free 使用的缓存对象）

---

5.2 为全局变量mount_hashtable分配一块连续物理内存并初始化这块内存中的每个桶，使其成为一个空的链表头，为后续的 mount（挂载实例） 插入和查找做好准备

5.3 为全局变量mountpoint_hashtable分配一块连续物理内存并初始化这块内存中的每个桶，使其成为一个空的链表头，为后续的 mountpoint（挂载点） 插入和查找做好准备

5.4 创建全局变量kernfs_node_cache的 缓存（可供 kmem_cache_alloc / kmem_cache_free 使用的缓存对象）

5.5 通过 函数 创建全局变量sysfs_root（kernfs 文件系统） 的 根节点（即初始化 struct kernfs_root sysfs_type 结构体）

5.6 创建全局变量sysfs_root_kn（即 sysfs_root_kn = sysfs_root->kn）

5.7 通过 函数 将一个新的文件系统类型（sysfs_fs_type）注册到全局文件系统链表file_systems中，使后续可以通过 mount 系统调用使用该文件系统

5.8 通过 ("fs", NULL) 函数 在 sysfs 文件系统中创建 /sys/fs 目录

---

2.1

1. 创建kmem_cache结构体并初始化、初始化 页、设置 per-CPU 数组等

2. 通过list_add()函数，将新创建并初始化的kmem_cache结构体插入到全局链表slab_caches的尾部

3. 返回新创建并初始化的kmem_cache

---

2.2 dcache_init

1. 通过 函数，创建全局变量dentry_cachep的 缓存（可供 kmem_cache_alloc / kmem_cache_free 使用的缓存对象）

---

2.3 inode_init

1. 通过 函数，创建全局变量inode_cachep的 缓存（可供 kmem_cache_alloc / kmem_cache_free 使用的缓存对象）

---

2.4 files_init

1. 通过 函数，创建全局变量filp_cachep的 缓存（可供 kmem_cache_alloc / kmem_cache_free 使用的缓存对象）
2. 计算并设备系统最大打开文件数

---

2.5 mnt_init

1. 通过 函数，创建全局变量mnt_cache的 缓存（可供 kmem_cache_alloc / kmem_cache_free 使用的缓存对象）

2. 通过alloc_large_system_hash()函数，根据系统内存大小和参数，自动计算合适的哈希桶数量，并以最可靠的方式分配一块连续的物理或虚拟内存给全局变量mount_hashtable（挂载实例）

3. 通过alloc_large_system_hash()函数，根据系统内存大小和参数，自动计算合适的哈希桶数量，并以最可靠的方式分配一块连续的物理或虚拟内存给全局变量mountpoint_hashtable（挂载点）

4. 通过 kernfs_init 函数，创建全局变量kernfs_node_cache的 缓存（可供 kmem_cache_alloc / kmem_cache_free 使用的缓存对象）

5. 通过 sysfs_init 函数 完成下列任务：

   5.1. 通过 函数，初始化全局变量sysfs_root（struct kernfs_root）

   5.2 初始化全局变量sysfs_root_kn(节点，struct kernfs_node) = sysfs_root->kn

   5.3 通过 函数，将新的文件系统（如 sysfs）插入到全局链表file_systems中

6. 通过 函数 完成下列任务：

   6.1 通过 函数，创建并初始化一个kobject对象

   6.2 通过 函数，继续初始化新创建的kobject对象，并将已初始化的kobject添加到 sysfs 结构

---

2.5.1 kernfs_init

1. 通过 函数，创建全局变量kernfs_node_cache的 缓存（可供 kmem_cache_alloc / kmem_cache_free 使用的缓存对象）

---

2.5.2 sysfs_init

1. 通过 函数，初始化全局变量sysfs_root（struct kernfs_root）

2. 初始化全局变量sysfs_root_kn(节点，struct kernfs_node) = sysfs_root->kn

3. 通过 函数，将新的文件系统（如 sysfs）插入到全局链表file_systems中

---

2.5.2.1

1. 创建并初始化kernfs_root结构体

2. 返回新创建并初始化的kernfs_root结构体

   

---

2.5.2.2

1. 在全局变量file_systems链表中查找将要注册的文件系统是否已注册
2. 未注册，则将新的文件系统（如 sysfs_fs_type）注册到全局链表file_systems中

---

2.5.3

1. 通过 函数，创建并初始化一个kobject对象
2. 通过 函数，继续初始化新创建的kobject对象，并将已初始化的kobject添加到 sysfs 结构
3. 返回新创建并初始化的kobject对象（如 fs_kobj）

---

2.5.3.1

1. 创建并初始化一个kobject对象
   

---

2.3.3.2

1. 继续初始化通过 函数 新创建的kobject对象

2. 将已初始化的kobject添加到 sysfs 层次结构

   2.1 创建 sysfs 目录：调用sysfs_create_dir_ns在父目录下（根或父 kobject 的 sd）创建一个以kobject名称命名的目录

   2.2 填充默认属性文件：调用populate_dir在新目录中创建 uevent、subsystem 等默认属性文件，使该目录具备基本的用户空间交互能力

   2.3 增加目录节点引用计数：调用sysfs_get(kobj->sd)额外持有一次对底层kernfs_node的引用，防止因祖先节点被删除而导致当前目录节点被意外释放

   2.4 启用子对象命名空间过滤（可选）：如果 kobject 提供了kobj_child_ns_ops，则调用sysfs_enable_ns开启该目录的命名空间过滤功能，使得不同命名空间下的子对象只能被对应命名空间的进程看到

---

*[kobject_create]: 创建一个 kobject 对象并初始化
*[kobject_create_and_add]: 创建 kobject 对象并初始化，然后将其添加到 sysfs 层次结构中
*[vfs_caches_init_early]: 早期 VFS 缓存初始化（创建 dentry 和 inode 的 kmem_cache）
*[kmem_cache_create]: 分配并初始化一个 struct kmem_cache 对象，供后续的 kmem_cache_alloc / kmem_cache_free 等操作使用
*[kernfs_create_root]: 用于创建一个 kernfs 文件系统的根
*[register_filesystem]: 将一个新的文件系统类型注册到全局文件系统链表 file_systems 中，使后续可以通过 mount 使用该文件系统
*[kobject_add]: 用于将已初始化的 kobject 添加到 sysfs 层次结构
*[slab]: slab 缓存是一种面向固定大小内核对象的专用内存池，它通过预分配、对象复用和 per-CPU 优化，显著提升了内核中最频繁内存操作的性能和内存利用率