【linux3.10】【nfs】使文件系统可导出

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Exporting

概述

  所有的文件系统操作都需要一个dentry(或者两个)作为起始点。本地应用程序通过打开的文件描述符或 cwd/root 对合适的 dentry 进行引用计数保留。然而，通过远程文件系统协议（如 NFS）访问文件系统的远程应用程序可能无法保存这样的引用，因此需要一种不同的方式来引用特定的 dentry。由于替代的引用形式需要在重命名、截断和服务器重启时保持稳定（除其他外，尽管这些往往是最有问题的），因此没有像“文件名”这样的简单答案。
  此处讨论的机制允许每个文件系统实现指定如何为任何 dentry 生成不透明（文件系统之外）字节字符串，以及如何为任何给定的不透明字节字符串找到合适的 dentry。
  这个字节串将被称为“文件句柄片段”，因为它对应于 NFS 文件句柄的一部分。
  支持文件句柄片段和 dentries 之间映射的文件系统将被称为“可导出”。

dcache问题

  dcache 通常包含任何给定文件系统树的适当前缀。 这意味着如果任何文件系统对象在 dcache 中，那么该文件系统对象的所有祖先也在 dcache 中。 由于正常访问是通过文件名，这个前缀是自然创建的并且很容易维护（通过每个对象在其父对象上维护一个引用计数）。

  但是，当通过解释文件句柄片段将对象包含到 dcache 中时，不会自动为对象创建路径前缀。 这导致了dcache两个相关但不同的功能，而这是正常访问文件系统所不需要的。

1. dcache 有时必须包含不属于正确前缀的对象。 即没有连接到根。
2. dcache 必须为新发现的（通过 ->lookup）目录准备好（未连接的）dentry，并且必须能够将该 dentry 移动到位（基于 ->lookup 中的父级和名称） . 这对于目录尤其需要，因为目录只有一个 dentry 是 dcache 不变的。

为了实现这额功能，dcache需要：

1. 一个 dentry 标志 DCACHE_DISCONNECTED，它被设置在任何可能不是正确前缀的一部分的 dentry 上。这在创建匿名 dentry 时设置，并在知道 dentry 是正确前缀中的 dentry 的子项时清除。 如果设置了此标志的 dentry 上的 refcount 变为零，则立即丢弃该 dentry，而不是保留在 dcache 中。 如果文件句柄重复访问不在 dcache 中的 dentry（如 NFSD 可能会这样做），则将为每次访问分配一个新的 dentry，并在访问结束时丢弃。
   请注意，这样的 dentry 可以在不清除 DCACHE_DISCONNECTED 的情况下获取children、name、parent等 - 只有当子树成功重新连接到根时才会清除该标志。 在此之前，只有在存在引用时才会保留此类子树中的 dentry； refcount 达到零意味着立即清理，与未散列的 dentry 相同。 这保证了我们不需要在 umount 上定位它们。
2. 用于创建次根的原语 - d_obtain_root(inode)。那些不设置DCACHE_DISCONNECTED。 它们被放置在 per-superblock 列表 (->s_roots) 中，因此它们可以在 umount 时定位以进行驱逐。
3. 帮助程序分配匿名目录，并帮助在查找时附加松散的目录项。 他们是：
     d_obtain_alias(inode) 将返回给定 inode 的 dentry。 如果 inode 已经有一个 dentry，则返回其中一个。如果没有，则会分配并附加一个新的匿名（IS_ROOT 和 DCACHE_DISCONNECTED）dentry。如果是目录，注意只能附加一个 dentry。
     d_splice_alias(inode, dentry) 将在树中引入一个新的 dentry； 或是给定的 dentry ，或是给定 inode 的已经存在的别名（例如由 d_obtain_alias 创建的匿名别名）。 当使用给定的 dentry 时，它返回 NULL，遵循 ->lookup 的调用约定。

文件系统问题

对一个需要可导出的文件系统，它必须：

1. 提供下方描述的文件句柄片段的程序
2. 当调用lookup为一个给定的parent和name寻找inode时，需要保证使用d_splice_alias 而不是d_add。如果inode时NULL，d_splice_alias(inode, dentry) 等同于d_add(dentry, inode), NULL。类似地，d_splice_alias(ERR_PTR(err), dentry) = ERR_PTR(err)。通常，lookuop程序将简单地用return d_splice_alias(inode, dentry);来结束。

  文件系统实现通过在 struct super_block 中设置 s_export_op 字段来声明文件系统的实例是可导出的。 此字段必须指向具有以下成员的“struct export_operations”结构：
encode_fh (可选)
  获取一个 dentry 并创建一个文件句柄片段，稍后可用于为同一对象查找或创建一个 dentry。默认实现会创建一个文件句柄片段，该片段会根据 32 位 inode 和已编码的 inode 的生成编号进行编码，并在必要时为父级提供相同的信息。

fh_to_dentry (必选)
给定一个文件句柄片段，这应该找到隐含的对象并为其创建一个 dentry（可能使用 d_obtain_alias）。

fh_to_parent (可选但强烈推荐)
给定一个文件句柄片段，这应该找到隐含对象的父级并为其创建一个 dentry（可能使用 d_obtain_alias）。 如果文件句柄片段太小，可能会失败。

get_parent (可选但强烈推荐)
当给定一个目录的 dentry 时，这应该返回父目录的 dentry。 很可能父 dentry 已由 d_alloc_anon 分配。 默认的 get_parent 函数只返回一个错误，因此任何需要查找父级的文件句柄查找都将失败。
->lookup("…") 不用作默认值，因为它可以在 dcache 中留下“…”条目，这些条目太混乱而无法使用。

get_name (可选)
当给定一个父 dentry 和一个子 dentry 时，这应该在由父 dentry 标识的目录中找到一个名称，这会找到由子 dentry 标识的对象。 如果未提供 get_name 函数，则提供默认实现，该实现使用 vfs_readdir 查找潜在名称，并匹配 inode 编号以查找正确匹配项。

文件句柄片段由 1 个或多个 4 字节字的数组以及一个 1 字节的“类型”组成。
decode_fh 例程不应依赖于传递给它的规定大小。 这个大小可能比encode_fh 生成的原始文件句柄大，在这种情况下，它将用空值填充。 相反，encode_fh 例程应该选择一个“类型”，它指示 decode_fh 文件句柄有多少是有效的，以及应该如何解释它。

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