linux文件系统初始化过程(1)---概述

术语表：

struct task：进程

struct mnt_namespace：命名空间

struct mount：挂载点

struct vfsmount：挂载项

struct file：文件

struct super_block：超级块

struct dentry：目录

struct inode：索引节点

一、目的

linux文件系统主要分为三个部分：文件系统调用；虚拟文件系统(VFS)；挂载到VFS的实际文件系统。

其中，VFS是核心，linux文件系统的本质就是在内存中创建一棵VFS树。当根目录被创建后，用户就可以使用系统调用在VFS上创建文件、删除文件、挂载各种文件系统等操作。

该系列文章主要分析linux3.10文件系统初始化过程，分为三个阶段：

1、挂载根文件系统(rootfs)；

2、加载initrd；

3、挂载磁盘文件系统；

二、常用数据结构

linux文件系统中重要的数据结构有：文件、挂载点、超级块、目录项、索引节点等。每个数据结构的具体实现请参见源代码，这里不再描述。

为了直观的表示数据结构之间的关系，请参见图1：图中含有两个文件系统（红色和绿色表示的部分），并且绿色文件系统挂载在红色文件系统tmp目录下。一般来说，每个文件系统在VFS层都是由挂载点、超级块、目录和索引节点组成；当挂载一个文件系统时，实际也就是创建这四个数据结构的过程，因此这四个数据结构的地位很重要，关系也很紧密。由于VFS要求实际的文件系统必须提供以上数据结构，所以不同的文件系统在VFS层可以互相访问。

如果进程打开了某个文件，还会创建file(文件)数据结构，这样进程就可以通过file来访问VFS的文件系统了。

另外，该图只给出了主要的关系结构，忽略了部分细节。

图1

三、函数调用关系

图2描述了文件系统初始化过程中主要的函数调用关系。linux文件系统初始化过程主要分为三个阶段：

1、vfs_caches_init()负责挂载rootfs文件系统，并创建了第一个挂载点目录：'/'；

2、rest_init()负责加载initrd文件，扩展VFS树，创建基本的文件系统目录拓扑；

3、init程序负责挂载磁盘文件系统，并将文件系统的根目录从rootfs切换到磁盘文件系统；

图2

四、总结

linux文件系统初始化过程主要分为三个阶段：挂载rootfs，提供第一个挂载点''/；加载initrd，扩展VFS树；执行init程序，完成linux系统的初始化。下面会详细介绍每个阶段的主要内容。