Btrfs关键代码解析

第四章Btrfs关键代码解析

4.1 Tree of root tree介绍

为了管理所有的树，btrfs采用Tree of tree root来保存所有树的根节点，（super_block->s_fs_info = tree_root(structbtrfs_root), tree_root->fs_info = fs_info(structbtrfs_fs_info)），也就是btrfs_fs_info结构，其定义为：fs/btrfs/ctree.h

802 structbtrfs_fs_info {

803 u8 fsid[BTRFS_FSID_SIZE];

804 u8 chunk_tree_uuid[BTRFS_UUID_SIZE];

805 structbtrfs_root *extent_root;

806 structbtrfs_root *tree_root;

807 structbtrfs_root *chunk_root;

808 structbtrfs_root *dev_root;

809 structbtrfs_root *fs_root;

810 structbtrfs_root *csum_root;

图Tree of root tree

超级块记录着一个分区的整体信息，Btrfs磁盘super_block结构用btrfs_super_block来描述。

//磁盘中的super block

u8csum[BTRFS_CSUM_SIZE];

/* the first 4 fields must match structbtrfs_header */

u8fsid[BTRFS_FSID_SIZE]; /* FS specific uuid */

__le64 bytenr; /* this block number */

__le64 flags;

/* allowed to be different from the btrfs_header from here own down */

__le64 magic;

__le64 generation;

__le64 root; #root树的根节点位置

__le64 chunk_root; #chunk树的根节点位置

__le64 log_root; #log数的根节点位置

FS Tree 管理文件相关的元数据，如inode，dir等；Chunk tree管理设备，每一个磁盘设备都在Chunk Tree中有一个item；Extent Tree管理磁盘空间分配，btrfs每分配一段磁盘空间，便将该磁盘空间的信息插入到Extent tree。查询Extent Tree将得到空闲的磁盘空间信息；checksum Tree 保存数据块的校验和；Tree of tree root保存很多BTree的根节点。比如用户每建立一个快照，btrfs便会创建一个FS Tree。

4.2 Btrfs基本结构

btrfs使用b+树数据结构，树的内部节点和页节点使用3种数据类型:btrfs_header, btrfs_disk_key, btrfs_item. 每个节点都是一个extent, 内部节点和页节点大小可以不一样. 每个节点都以btrfs_header开头,内部节点就是{key,value}数组,key是btrfs_disk_key, value就是指针,逻辑磁盘位置. 页节点同样包括相通的key,value,不过位置是key一块,value一块..而且key是btrfs_item。

图btrfs基本结构

其中btrfs_header结构体为：

u8 csum[32]; # extent的校验码

u8 fsid[16]; #文件系统的uuid

__le64 blocknr; #此节点的逻辑磁盘位置

__le64 flags; #

u8 chunk_tree_uid[16]; #chunk tree的uuid,可能是dev的uuid

__le64 generation; #transaction id

__le64 owner; # 节点有多个父节点

__le32 nritems; #

u8 level; # 在树中的层数,0表示leaf

btrfs_disk_key结构体为：

#对于不同的树结构,这3个成员有不同的意义,反正他们代表一个节点的key __le64 objectid;

u8 type;

__le64 offset;

btrfs_item结构体为：

#叶子节点使用的(key, item) item可能是具体的数据结构,可能是无结构数据.. structbtrfs_disk_key key;

__le32 offset;

__le32 size;

4.3 btrfs_fill_super介绍

在文件系统加载时，其中重中之重的函数是btrfs_fill_super，顾名思义主要用于填充superblock数据结构。这个函数脉络非常清晰，主要做了如下工作：

1. 填充superblock的数据成员，比如：sb->s_magic = BTRFS_SUPER_MAGIC;

2. 填充superblock的操作函数，比如：sb->s_op = &btrfs_super_ops;

3. 用函数open_ctree创建树形结构，然后把树根填入超级块的文件系统私有信息中，如下：

tree_root = open_ctree(sb, f s_devices, (char *)data);

sb->s_fs_inf o = tree_root;

4. 用btrfs_iget拿到inode，d_alloc_root拿到dentry作为

5. 构造出根目录数据结构，并填入超级块。

inode = btrfs_iget(sb, &key, tree_root->f s_inf o->f s_root, NULL);

root_dentry = d_alloc_root(inode);

sb->s_root = root_dentry;

open_ctree是其中最复杂的函数，利用磁盘上超级块中存储的信息和我们前面介绍的数据结构，建立了一整套btrfs使用的树形数据结构填充在超级块中，如图：

图btrfs文件创建过程

到此为止，我们构建了一个btrfs的超级块，其中包含：

1. btrf s所要使用的一整套树形结构。

2. btrf s超级块中的操作函数。

3. 创建了一个根目录。

这样操作系统内核想要使用和控制btrfs，通过btrfs的超级块就可以了。通过这个函数的运行流程，可以看出Btrfs文件系统创建文件的一个流程