读文件

读文件

读文件其实就是读出目录中的目录项，首先假定文件在磁盘上且已经打开。用户进程有如下语句：

read(fd, data, len);

即读取fd对应文件，读取长度为len，存入data中。下面来分析一下读文件的实现。

通用文件访问接口层的处理流程

先进入通用文件访问接口层的处理流程，即进一步调用如下用户态函数：read->sys_read->syscall，从而引起系统调用进入到内核态。到了内核态以后，通过中断处理例程，会调用到sys_read内核函数，并进一步调用sysfile_read内核函数，进入到文件系统抽象层处理流程完成进一步读文件的操作。

文件系统抽象层的处理流程

1) 检查错误，即检查读取长度是否为0和文件是否可读。

2) 分配buffer空间，即调用kmalloc函数分配4096字节的buffer空间。

3) 读文件过程

[1] 实际读文件

循环读取文件，每次读取buffer大小。每次循环中，先检查剩余部分大小，若其小于4096字节，则只读取剩余部分的大小。然后调用file_read函数（详细分析见后）将文件内容读取到buffer中，alen为实际大小。调用copy_to_user函数将读到的内容拷贝到用户的内存空间中，调整各变量以进行下一次循环读取，直至指定长度读取完成。最后函数调用层层返回至用户程序，用户程序收到了读到的文件内容。

[2] file_read函数

这个函数是读文件的核心函数。函数有4个参数，fd是文件描述符，base是缓存的基地址，len是要读取的长度，copied_store存放实际读取的长度。函数首先调用fd2file函数找到对应的file结构，并检查是否可读。调用filemap_acquire函数使打开这个文件的计数加1。调用vop_read函数将文件内容读到iob中（详细分析见后）。调整文件指针偏移量pos的值，使其向后移动实际读到的字节数iobuf_used(iob)。最后调用filemap_release函数使打开这个文件的计数减1，若打开计数为0，则释放file。

SFS文件系统层的处理流程

vop_read函数实际上是对sfs_read的包装。在sfs_inode.c中sfs_node_fileops变量定义了.vop_read = sfs_read，所以下面来分析sfs_read函数的实现。

sfs_read函数调用sfs_io函数。它有三个参数，node是对应文件的inode，iob是缓存，write表示是读还是写的布尔值（0表示读，1表示写），这里是0。函数先找到inode对应sfs和sin，然后调用sfs_io_nolock函数进行读取文件操作，最后调用iobuf_skip函数调整iobuf的指针。

在sfs_io_nolock函数中，先计算一些辅助变量，并处理一些特殊情况（比如越界），然后有sfs_buf_op = sfs_rbuf,sfs_block_op = sfs_rblock，设置读取的函数操作。接着进行实际操作，先处理起始的没有对齐到块的部分，再以块为单位循环处理中间的部分，最后处理末尾剩余的部分。每部分中都调用sfs_bmap_load_nolock函数得到blkno对应的inode编号，并调用sfs_rbuf或sfs_rblock函数读取数据（中间部分调用sfs_rblock，起始和末尾部分调用sfs_rbuf），调整相关变量。完成后如果offset + alen > din->fileinfo.size（写文件时会出现这种情况，读文件时不会出现这种情况，alen为实际读写的长度），则调整文件大小为offset + alen并设置dirty变量。

sfs_bmap_load_nolock函数将对应sfs_inode的第index个索引指向的block的索引值取出存到相应的指针指向的单元（ino_store）。它调用sfs_bmap_get_nolock来完成相应的操作。sfs_rbuf和sfs_rblock函数最终都调用sfs_rwblock_nolock函数完成操作，而sfs_rwblock_nolock函数调用dop_io->disk0_io->disk0_read_blks_nolock->ide_read_secs完成对磁盘的操作。