Linux核心閱讀--檔案路徑查詢（二）
Linux檔案路徑查詢的基本策略，是從查詢根（一般是根目錄或當前目錄）開始，逐級向下查詢。具體到程式碼中，每個查詢的節點被表示為path，path的定義如下。
struct path {
struct vfsmount *mnt;
struct dentry *dentry;
};如果沒有遇到需要跳轉的情況，則主要依賴dentry中儲存的資訊進行路徑查詢。dentry中的資訊，一個是inode、superblock等檔案系統相關的資訊，這些資訊可以用來從磁碟中查詢子目錄。除了檔案系統資訊，dentry也維護了一個Cache，用來儲存之前查詢過的目錄項。
一般來說，dentry有很大的機率被同時訪問。併發訪問的時候，為了維護dentry結構的內部一致性，每次查詢子目錄項，都需要對父目錄加鎖。在高併發的情形下，因為'/'之類的目錄很容易被訪問文，鎖衝突的概率比較大，路徑查詢的效能就會降低。
linux的解決方案是採用RCU演算法，dentry的資料結構被設計為讀安全的，即在不加鎖的情況下讀，可能讀到老資料，但不會造成飛指標指之類的惡性事故。linux在每個dentry記錄一個版本號，在查詢之前會將這個版本號記錄下來，等查詢操作完成之後，再對比一個版本號有無變化，沒有變化，說明這次讀操作訪問的資料結構是一致的，結果有效。
因為每次路徑查詢，往往都是對最後一個節點進行修改，最容易衝突的dentry節點往往是最不常被修改的，因此這種演算法可以比較有效的解決鎖衝突問題。不過這裡存在一個問題，如果讀操作失敗該如何處理？難道要接著重試麼？這種重試會不會造成死迴圈？
linux採用的策略是，如果某次讀dentry失敗，則放棄RCU策略，轉為層層加鎖策略。另外，假如查詢需要下放到檔案系統層，linux也會放棄RCU策略，轉入加鎖、引用計數策略。下面貼一下路徑查詢的核心程式碼，具體看一下流程。
walk_compoment完成正是從父目錄查詢子目錄項的功能。我們可以看到，每次核心都會都會嘗試用lookup_fast查詢dentry中的快取，看一下是否命中，如果沒有命中，則會用lookup_slow下降到檔案系統層進行路徑查詢。之後我們還可以注意到一個細節，就是當遇到符號連結的時候，核心也會呼叫unlazy_walk函式來終止RCU查詢模式。static inline int walk_component(struct nameidata *nd, struct path *path, int follow) { struct inode *inode; int err; /* * "." and ".." are special - ".." especially so because it has * to be able to know about the current root directory and * parent relationships. */ if (unlikely(nd->last_type != LAST_NORM)) return handle_dots(nd, nd->last_type); err = lookup_fast(nd, path, &inode); if (unlikely(err)) { if (err < 0) goto out_err; err = lookup_slow(nd, path); if (err < 0) goto out_err; inode = path->dentry->d_inode; } err = -ENOENT; if (!inode) goto out_path_put; if (should_follow_link(inode, follow)) { if (nd->flags & LOOKUP_RCU) { if (unlikely(unlazy_walk(nd, path->dentry))) { err = -ECHILD; goto out_err; } } BUG_ON(inode != path->dentry->d_inode); return 1; } path_to_nameidata(path, nd); nd->inode = inode; return 0; out_path_put: path_to_nameidata(path, nd); out_err: terminate_walk(nd); return err; }
下面我從lookup_fast中擷取一段核心程式碼 。
if (nd->flags & LOOKUP_RCU) {
unsigned seq;
dentry = __d_lookup_rcu(parent, name, &seq, nd->inode);
if (!dentry)
goto unlazy;
/*
* This sequence count validates that the inode matches
* the dentry name information from lookup.
*/
*inode = dentry->d_inode;
if (read_seqcount_retry(&dentry->d_seq, seq))
return -ECHILD;
/*
* This sequence count validates that the parent had no
* changes while we did the lookup of the dentry above.
*
* The memory barrier in read_seqcount_begin of child is
* enough, we can use __read_seqcount_retry here.
*/
if (__read_seqcount_retry(&parent->d_seq, nd->seq))
return -ECHILD;
nd->seq = seq;
if (unlikely(d_need_lookup(dentry))) {
goto unlazy;
}
path->mnt = mnt;
path->dentry = dentry;
if (unlikely(!__follow_mount_rcu(nd, path, inode)))
goto unlazy;
if (unlikely(path->dentry->d_flags & DCACHE_NEED_AUTOMOUNT))
goto unlazy;
return 0;
unlazy:
if (unlazy_walk(nd, dentry))
return -ECHILD;
} else {
dentry = __d_lookup(parent, name);
}