原標題：open()在Linux內核的實現(1)-基本實現

1.基本說明

在用戶態使用open()時，必須向該函數傳入文件路徑和打開權限。這兩個參數傳入內核后，內核首先檢查這個文件路徑存在的合法性，同時還需檢查使用者是否有合法權限打開該文件。如果一切順利，那么內核將對訪問該文件的進程創建一個file結構。

在用戶態，通常open()在操作成功時返回的是一個非負整數，即所謂的文件描述符(fd，file deor)；并且，用戶態后續對文件的讀寫操作等都是通過fd來完成的。由此可見fd與file結構在內核中有一定的關聯。

具體的，內核使用進程描述符task_struct來描述一個進程，而該進程所有已打開文件對應的file結構將形成一個數組files(其為files_struct結構)，內核向用戶返回的fd便是該數組中具體file結構的索引。默認情況下，每個進程創建后都已打開了標準輸入文件、標準輸出文件、標準錯誤文件，因此他們的文件描述符依次為0、1和2。

2.函數分析2.1.do_sys_open

明白了上述原理，那么open系統調用在內核中的基本實現過程就很清晰。根據系統調用入口函數的命名規則，open系統調用的入口函數應該為sys_open。不過，目前內核統一使用SYSCALL_DEFINEn宏來描述系統調用入口函數，因此可以在open.c文件中找到該入口函數，具體如下所示：

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SYSCALL_DEFINE3(open,constchar__user *, filename,int, flags,int, mode);

該函數內部直接調用了do_sys_open函數，具體聲明如下：

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longdo_sys_open(intdfd,constchar__user *filename,intflags,intmode);

這個函數的參數基本上與open系統調用的參數一致。

該函數可以簡單概括open系統調用的功能：

1.通過build_open_flags()將用戶態的flags和mode轉換成對應的內核態標志；

2.由于filename是用戶態的內存緩沖區(使用了__user修飾)，因此通過getname()將文件名從用戶態拷貝至內核態；

3.get_unused_fd_flags()為即將打開的文件分配文件描述符；也就是在當前進程的files數組中尋找一個未使用的位置；

4.通過do_filp_open()為文件創建file結構體；

5.如果創建file成功，則通過fd_install()將fd和file進行關聯；如果創建file失敗，通過put_unused_fd()將已分配的fd返回至系統，并且根據file生成錯誤的fd；

6.通過putname()釋放在內核分配的路徑緩沖區；

7.返回fd；

當open系統調用執行完畢后，fd返回用戶態，內核態新建了與其關聯的file；對于每個進程而言，通過files_struct來記錄其所打開的文件，具體通過fd_array數據保存fd和file的對應關系，fd本質為該數組的索引。

3.總結

至此，open的基本實現過程已經分析完畢。不過do_sys_open函數沒有直接體現文件路徑的查找過程，這部分將是整個open系統調用內核實現的重要部分。如果對此感興趣，可以繼續閱讀本系列后續文章。

參考資料：

1.Linux源碼3.2.69；

2.Linux系統調用open七日游：http://blog.chinaunix.net/uid-20522771-id-4419666.html

3.深入理解Linux內核：http://book.douban.com/subject/2287506/；

4.深入Linux內核架構：http://book.douban.com/subject/4843567/；

5.Linux內核探秘：http://book.douban.com/subject/25817503/；返回搜狐，查看更多

責任編輯：

總結

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