Linux内核实现文件写操作（linux内核写文件）

Linux内核实现文件写操作是一个复杂的任务，旨在提供可靠而高效的文件操作接口。它需要实现多个系统环境，如文件系统、存储设备、中断、进程和其他硬件服务。文件写操作的实现流程首先是在文件系统中找到正确的文件，其次找到指定文件的索引节点，并创建文件槽位或者承载文件数据的控制块（Controhell Block，CB），然后将数据写入文件指定的偏移量，在数据写入完成之后，要更新相应的索引节点，包括写入的内容大小和文件的总尺寸以及最后写入和访问的时间，最后要调度操作系统调度器来进行访问。

##### 步骤（1）打开文件

首先，我们需要通过系统调用sys_open()来打开指定的文件，并为文件分配一个文件描述符，以及一页页表，这些页表用于存储文件的地址信息。

“`C

// 在系统调用sys_open()中，

int sys_open(char *filename, int flag, int mode)

{

struct inode * inode;

struct file *f;

struct dentry *dentry;

int fd;

dentry = path_lookup(filename); //找到文件系统中的文件

if (!dentry)

goto out;

inode = dentry->d_inode; // 获取索引节点

if (!inode)

goto out;

f = alloc_open_file(); // 为文件分配一份文件描述符

if (!f)

goto out_dput;

fd = get_unused_fd(); // 为文件分配一页页表

if (fd

goto out_freefile;

…

…

out_freefile：

free_open_file(f); //释放文件描述符

out_dput：

dput(dentry); // 释放索引节点

out：

return -1;

}

##### 步骤（2）分配缓冲区

在实现文件写操作之前，需要分配一个缓存存放文件写入的数据，其分配大小取决于系统的缓存大小。Linux内核提供了一个alloc_page()的系统调用，用于为文件分配一个4KB大小的页面缓存，如下：

```C
struct page * alloc_page(unsigned int flags) 
{
    struct page *page;
    page = alloc_page_vma(current->mm, 0, flags); 
    if (!page)
        return NULL;

    if (PageHighMem(page))
        clear_highpage(page);
    else
        clear_page(page);
    return page;
}

##### 步骤（3）写文件

在分配好缓冲区以后，可以通过系统调用sys_write()来进行文件写操作，这个系统调用会把文件缓冲区指针作为参数传入，用于指定将写入哪里。

“`C

// 在系统调用sys_write()

long sys_write(unsigned int fd, const char __user *buf, size_t count)

{

size_t bytes;

off_t pos;

int err = -EBADF;

struct file *file;

file = fget(fd); //检查文件描述符合法性

if (!file)

goto out;

pos = file->f_pos; // 获取文件要被写入的位置

bytes = do_sync_write(file, buf, count, &pos); // 执行文件写操作

err = bytes;

if (bytes > 0)

file->f_pos = pos;

fput(file);

out：

return err

}

#### 步骤（4）更新索引节点

文件写入成功以后，要更新索引节点，也就是文件索引表，主要用于记录文件已经写入的数据量、文件总尺寸和最后访问和修改时间。

```C
int update_inode(struct inode *inode, off_t size, 
                time_t last_accessed_time, time_t last_modified_time)
{
    int err;
    struct timespec current_time;
    current_time = current_kernel_time(); 
    //获取当前的内核时间
    inode->i_size = size; // 更新文件大小
    inode->i_mtime = current_time; //更新最后写入时间 
    inode->i_atime = last_accessed_time; //更