6.6.3 Funkcja namei() - zamiana nazwy ścieżkowej na i-węzeł

Spis treści

• Wstep
• Schemat działania namei()
• Podzial algorytmu na funkcje pomocnicze w pliku źródłowym
• Sposoby wykorzystania algorytmu namei()
• Bibliografia

Wstęp

Dostęp do plików poprzez wywoływanie funkcji systemowych realizowany jest przez nazwy ścieżkowe, natomiast jądro wewnętrznie posługuje się i-węzłami. W związku z tym konieczne jest dokonywanie konwersji z nazwy ścieżkowej na odpowiadający jej i-węzeł. Konwersję tą dokonuje funkcja namei.

Nazwa ścieżkowa zbudowana jest z nazw katalogów oddzielonych znakami "/". Nazwa może się zaczynać od "/" - wtedy jest to ścieżka bezwzględna (od korzenia systemu plików) lub od innego znaku - wtedy jest to ścieżka względna (od bieżącego katalogu).

Poza główną funkcją namei istnieją również jej odmiany używane przez konkretne funkcje systemowe np. open. Zostaną one omówione w celu ukazania sposobów korzystania z algorytmu namei().

Dwie specjalne funkcje lookup() i follow_link() implementują obsługę specjalnych przypadków - przekraczanie punktów zamontowania plików i dowiązań symbolicznych. Jedynie w tych dwóch funkcjach są realizowane zależne od systemu plików operacje na podstawie pola i_op w i-węźle którego dotyczą, dzięki temu możliwe jest przejście przy punkcie montowania od jednego systemu plików do drugiego.

Schemat algorytmu namei()

• 0. Algorytm namei posługuje się roboczym i-wezłem. Początkowo jest nim i-węzeł korzenia drzewa katalogów (gdy nazwa ścieżkowa zaczyna się od znaku "/") lub aktualnego katalogu (gdy zaczyna się od innego znaku). Zarówno korzeń drzewa jak i katalog roboczy są pamiętane w u-obszarze procesu, ponieważ proces może zmienić swój korzeń drzewa (chroot) i katalog roboczy (chdir)
• 1. Przeszukiwany jest plik opisany i-węzłem roboczym, (o ile jest on katalogiem - w przeciwnym razie zwracany jest błąd)
• 2. Jeżeli nie znajdziemy w nim poszukiwanej pozycji (kolejnej nazwy podkatalogu, lub pliku oddzielonej w ścieżce znakami "/") zwracamy błąd
• 3. Odczytujemy i-węzeł odpowiadający poszukiwanej pozycji i, po zwolnieniu roboczego i-węzła, przypisujemy mu odczytany i-węzeł
• 4. Ewentualnie przechodzimy przez punkt montowania systemu plików lub dowiązanie symboliczne
• 5. Jeżeli nazwa ścieżkowa nie jest cała przetworzona - algorytm wraca do punktu 1.

Podzial algorytmu na funkcje pomocnicze w pliku źródłowym

Przybliżymy teraz zawartość pliku źródłowego - z wydzieleniem odpowiednich funkcji pomocniczych używanych przez namei().

ext2_lookup()
DEKLARACJA:
	int lookup(struct inode * dir,const char * name, int len,
         struct inode ** result)

PARAMETRY:
	dir	- przeglądany katalog
	name	- poszukiwana nazwa
	len 	- jej długość
	result	- wynikowy i-węzeł

WYNIK:
	kod błędu gdy niepowodzenie
	0 - gdy OK, wtedy wynikowy i-węzeł w zmiennej result

OPIS:
	w pliku-katalogu opisanym przez i-węzeł dir poszukuje wpisu z nazwą name,
	zwraca odpowiadający tej nazwie i-węzeł (plik lub katalog)
	nazwa jest szukana najpierw w buforze z nazwami pozycji katalogowych,
	dopiero potem ewentualnie (wrazie nie znalezienia) szukana na dysku
	po odczytaniu z dysku pozycja jest dodawana do bufora z nazwami pozycji

UŻYWA: dcache_lookup(), dcache_add(), ext2_find_entry()


lookup()
DEKLARACJA:
	int lookup(struct inode * dir,const char * name, int len,
         struct inode ** result)

PARAMETRY:
	dir	- przeglądany katalog
	name	- poszukiwana nazwa
	len 	- jej długość
	result	- wynikowy i-węzeł

WYNIK:
	kod błędu gdy niepowodzenie
	0 - gdy OK, wtedy wynikowy i-węzeł w zmiennej result

OPIS:
	w pliku-katalogu opisanym przez i-węzeł dir poszukuje wpisu z nazwą name,
	zwraca odpowiadający tej nazwie i-węzeł (plik lub katalog)
	realizuje przechodzenie przez punkt zamontowania, dzieki porównaniu
	dir z informacją o zamontowanym drzewie w superbloku

UWAGA:
	Używa funkcji zależnych od systemu plików (poprzez dir->i_op->lookup())
	W naszym przypadku - ext2_lookup()


follow_link()
DEKLARACJA:
	int follow_link(struct inode * dir, struct inode * inode,
	 int flag, int mode, struct inode ** res_inode)

PARAMETRY:
	dir	- i-węzeł przeglądanego katalogu
	inode	- i-węzeł który może być dowiązaniem symbolicznym
	flag, mode - ???
	res_inode - wynikowy i-węzeł

WYNIK:
	kod błędu gdy niepowodzienie
	0 - gdy OK, wtedy wynikowy i-węzeł w zmiennej res_inode

OPIS:
	Wywołuje funkcję zależną od systemu operacyjnego (poprzez inode->i_op->follow_link())
	Pętle w dowiązeniach są wykrywane przez pięciokrotne przechodzenie przez dowiązania


dir_namei()
DEKLARACJA:
	static int dir_namei(const char *pathname, int *namelen,
	 const char **name, struct inode * base, struct inode **res_inode)

PARAMETRY:
	pathname - nazwa ścieżki do zamiany na i-węzeł
	namelen - wskaźnik do zmiennej przechowującej długość wynikowej nazwy
	name	- wskaźnik do bufora na zwracaną nazwę
	base	- wskaźnik do bazowego i-węzła
	res_inode - wskaźnik do zmiennej przechowującej zwracany i-węzeł (wł. wskaźnik)

WYNIK:
	kod błędu, gdy niepowodzenie,
	0 gdy OK, wtedy w odpowiednich zmiennych zwracane są i-węzeł i nazwa

OPIS:
	zwraca i-węzeł katalogu o podanej nazwie ścieżkowej (pathname) i ostatnią
	nazwę w nazwie ścieżkowej
	czyli dla: "/abb/bba/cdef" zwraca i-węzeł katalogu "/abb/bba" i "cdef" jako nazwę

UŻYWA:
	lookup(), followlink()


_namei()
DEKLARACJA:
	static int _namei(const char * pathname, struct inode * base,
	 int follow_links, struct inode ** res_inode)

PARAMETRY:
	pathname, base, res_inode - jak wyżej
	follow_links - gdy !0 to wykonuje follow_link na ostatnim i-węźle

WYNIK:
	kod błędu, gdy niepowodzenie,
	0 gdy OK, wtedy w *res_inode zwracany jest i-węzeł (wł. wskaźnik)

OPIS:
	zwraca i-węzeł odpowiadający plikowi o odpowiedniej nazwie ścieżkowej
	używa dir_namei do zwrócenia i-węzła do katalogu, następnie lookup do
	odczytania odpowiedniego wpisu w tym katalogu i ewentualnie, gdy
	follow_links != 0, to wykonuje na nim follow_link
	
UŻYWA:
	dir_namei(), follow_link(), lookup()


namei()
DEKLARACJA:
	int namei(const char *pathname, struct inode **res_inode)

PARAMETRY:
	pathname i res_inode jak wyżej

WYNIK:
	jak wyżej

OPIS:
	kopiuje nazwę z przestrzeni użytkownika do jądra wywołuje
	_namei z parametrem follow_links = 1 zwalnia skopiowaną nazwę
	zwraca wynik

UŻYWA:
	_namei()

Sposoby wykorzystania algorytmu namei()

Sam algorytm namei() jest wykorzystywany tylko przez niektóre funkcje systemowe - te w najprostszy sposób korzystające z przekształcania nazw ścieżkowych w i-węzły (np. chmod). Bardziej zaawansowane funkcje np. do otwierania pliku, obsługi katalogów (rename, mkdir, rmdir itp.) wykorzystują dir_namei(), która zwraca i-węzeł katalogu i nazwę pliku w tym katalogu. Można potem zmodyfikować wpis w pliku identyfikowanym zwróconym i-węzłem na pozycji odpowiadającej zwróconej nazwie. Funkcja open() korzysta z rozbudowanej wersji namei(), która jest oddzielną funkcją open_namei(). W niej właśnie dokonują się sprawdzenia, czy plik o który chodzi może być czytany, czy musi zostać utworzony, a może jest gniazdem i nie jest przechowywany na dysku (open_namei() korzysta również z dir_namei()).

Bibliografia

• Budowa systemu operacyjnego Unix, Bach
• Projekt Linux
• linux/fs/namei.c
• linux/fs/ext2/namei.c

Autor: Paweł Mielańczuk