LiteOS的VFS和ramfs

（简单做个笔记）

VFS和ramfs

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LiteOS提供了VFS和各类文件系统
（摘自百度百科）VFS（virtual File System）的作用就是采用标准的Unix系统调用读写位于不同物理介质上的不同文件系统,即为各类文件系统提供了一个统一的操作界面和应用编程接口。
ramfs是建立在内存中的一个非常简单的文件系统，通过它可以了解LiteOS的文件系统机制

ramfs_init

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使用文件系统前，通过ramfs_init()注册ramfs
los_vfs_init初始化VFS，作用是注册一个文件系统的互斥量
los_fs_register(&ramfs_fs)注册ramfs
ramfs_fs是一个file_system结构体变量，file_system定义如下

struct file_system
{
    const char            fs_name [LOS_FS_MAX_NAME_LEN];
    struct file_ops     * fs_fops;
    struct file_system  * fs_next;
    volatile uint32_t     fs_refs;
};

这是一个链表
file_ops结构体的部分定义如下

struct file_ops
{
    int     (*open)     (struct file *, const char *, int);
    int     (*close)    (struct file *);
    ...
    ...
};

定义了各个系统调用的函数指针
ramfs初始化ramfs_fs如下

static struct file_system ramfs_fs =
{
    "ramfs",
    &ramfs_ops,
    NULL,
    0
};

其中ramfs_ops中的各个函数指针指向以ramfs开头的每个具体实现函数
在los_fs_register中，首先进行一些常规的检查，然后将ramfs_fs挂在链表file_systems里面
接下来在ramfs_init()中调用了ramfs_mount("/ramfs/", 16 * 1024)挂载文件系统，后一个参数的意思是在内存分配16KB作为“硬盘”

ramfs_mount

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在这个函数中，首先初始化一个挂载点结构体ramfs_mount_point的变量，ramfs_mount_point定义如下

struct ramfs_mount_point
{
    struct ramfs_element       root;
    void                      *memory;
};

root是文件树树根，memory是分配的16KB在内存中的具体位置，其中ramfs_element的定义如下

struct ramfs_element
{
    char                           name [LOS_MAX_FILE_NAME_LEN];
    uint32_t                       type;
    struct ramfs_element          *sabling;
    struct ramfs_element          *parent;
    volatile uint32_t              refs;
    union
    {
        struct
        {
            size_t                 size;
            char                  *content;
        } f;
        struct
        {
            struct ramfs_element *child;
        } d;
    };
};

用于记录每个文件的信息
回到ramfs_mount，初始化时赋值root的文件名为“/ramfs/”，memory分配16KB
调用LOS_MemInit初始化分配的内存为动态内存池，便于管理
最后调用los_fs_mount (const char *fsname, const char *path, void *data)将ramfs挂载到mount_point结构体链表mount_points中，mount_point结构体定义如下

struct mount_point
{
    struct file_system  * m_fs;
    struct mount_point  * m_next;
    const char          * m_path;
    volatile uint32_t     m_refs;
    UINT32                m_mutex;
    void                * m_data;   /* used by fs private data for this mount point (like /sdb1, /sdb2), */
};

los_fs_mount返回，los_ramfs_init结束，此时可以通过目录"/ramfs/"访问ramfs中的文件

系统调用的执行过程

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以下面的代码为例

VOID ramfs_demo(VOID){
	//首先挂载ramfs到"/ramfs/"
	if(ramfs_init() == LOS_NOK){
		trace_printf("ramfs_init error!\n");
		return ;
	}
	//下面使用正常的uinx风格文件系统调用即可
	int fd;
	if((fd = open("/ramfs/newfile", O_WRONLY | O_CREAT)) == -1){
		trace_printf("can't open new file!\n");
		return ;
	}
	//写入字符串
	const char *str_write = "Hello, LiteOS!";
	write(fd, str_write, strlen(str_write));

	close(fd);

	if((fd = open("/ramfs/newfile", O_RDONLY)) == -1){
		trace_printf("can't open file!\n");
		return ;
	}

	char str_read[20] = {0};

	//读入字符串
	read(fd, str_read, 20);

	trace_printf("read string from file: %s\n",str_read);

	close(fd);
}

数据结构

los_vfs.c初始化了四个重要的变量

struct file          files [LOS_MAX_FILES];
UINT32               fs_mutex = LOS_ERRNO_MUX_PTR_NULL;
struct mount_point *mount_points = NULL;
struct file_system *file_systems = NULL;

后面两个分别是挂载点和文件系统的链表，上面已经说过，fs_mutex是互斥信号量，files是一个打开文件表，记录当前打开的文件信息，file的结构体定义如下

struct file
{
    struct file_ops    * f_fops;
    UINT32               f_flags;
    UINT32               f_status;
    off_t                f_offset;
    struct mount_point * f_mp;      /* can get private mount data here */
    UINT32               f_owner;   /* the task that openned this file */
    void               * f_data;
};

open()调用

LiteOS对系统调用做了UNIX风格的封装，open()调用的代码如下

int open (const char *path, int flags,...)
{
    int ret = los_open (path, flags);
    return MAP_TO_POSIX_RET(ret);
}

在los_open中，211行首先在files数组中获得一个空表项，219行找到文件所在的文件系统挂载点，243行通过file_ops结构体中的函数指针调用真正的文件系统的open调用，也就是los_ramfs.c中的ramfs_open()
ramfs_open()根据传入的flags执行相应动作，这里是创建一个新文件，所以在文件树中找不到文件，所以238行开始创建一个新节点，并将file变量中的指针指向文件地址（这里是内存地址），回到los_open()，将files数组中表项的下标作为描述符fd返回

其他的调用

类似open()，都是封装了los_xxx()函数，然后通过file_ops结构体中的函数指针调用相应的文件系统的底层调用，不再赘述

来源：CSDN

作者：-MachInST-

链接：https://blog.csdn.net/weixin_43184560/article/details/104200994