本文主要对Linux网络文件系统的注册与挂载过程进行分析
Linux中“万物皆文件”，socket在Linux中对应的文件系统叫Sockfs，每创建一个socket，就在sockfs中创建了一个特殊的文件，同时创建了sockfs文件系统中的inode，该inode唯一标识当前socket的通信。
本文的重点放在sockfs文件系统的注册和挂载流程上，以后会对socket的底层来龙去脉进行详细地分析与记录。
1、结构file_system_type
file_system_type结构体代表Linux内核的各种文件系统，每一种文件系统必须要有自己的file_system_type结构，用于描述具体的文件系统的类型，如ext4对应的ext4_fs_type，struct file_system_type结构体如所示：
struct file_system_type { const char *name; //文件系统的名字 int fs_flags;#define FS_REQUIRES_DEV 1 #define FS_BINARY_MOUNTDATA 2#define FS_HAS_SUBTYPE 4#define FS_USERNS_MOUNT 8 /* Can be mounted by userns root */#define FS_RENAME_DOES_D_MOVE 32768 /* FS will handle d_move() during rename() internally. */ struct dentry *(*mount) (struct file_system_type *, int, const char *, void *); //挂载此文件系统时使用的回调函数 void (*kill_sb) (struct super_block *); //释放超级块函数指针 struct module *owner;//指向实现这个文件系统的模块，通常为THIS_MODULE宏 struct file_system_type * next;//指向文件系统类型链表的下一个文件系统类型 struct hlist_head fs_supers; struct lock_class_key s_lock_key; struct lock_class_key s_umount_key; struct lock_class_key s_vfs_rename_key; struct lock_class_key s_writers_key[SB_FREEZE_LEVELS]; struct lock_class_key i_lock_key; struct lock_class_key i_mutex_key; struct lock_class_key i_mutex_dir_key;};如struct file_system_type * next结构体成员，所有文件系统的file_system_type结构形成一个链表，在fs/filesystem.c中有一个全局的文件系统变量变量
/* fs/filesystem.c*/static struct file_system_type *file_systems;在Linux内核中sock_fs_type结构定义代表了sockfs的网络文件系统，如下所示：
static struct file_system_type sock_fs_type = { .name = "sockfs", .mount = sockfs_mount, .kill_sb = kill_anon_super,};2、结构 vfs 挂载与结构挂载
每当一个文件系统被安装时，就会有一个vfsmount结构和mount被创建，mount代表该文件系统的一个安装实例，比较旧的内核版本中mount和vfsmount的成员都在vfsmount里，现在Linux内核将vfsmount改作mount结构体，并将mount中mnt_root， mnt_sb， mnt_flags成员移到vfsmount结构体中了。这样使得vfsmount的内容更加精简，在很多情况下只需要传递vfsmount而已。struct vfsmount如下：
struct vfsmount { struct dentry *mnt_root; //指向这个文件系统的根的dentry struct super_block *mnt_sb; // 指向这个文件系统的超级块对象 int mnt_flags; // 此文件系统的挂载标志}对于每一个mount的文件系统都有一个vfsmount结构来表示，sockfs安装时的vfsmount定义如下所示：
static struct vfsmount *sock_mnt __read_mostly;结构挂载如下：
struct mount { struct hlist_node mnt_hash; /* 用于链接到全局已挂载文件系统的链表 */ struct mount *mnt_parent; /* 指向此文件系统的挂载点所属的文件系统，即父文件系统 */ struct dentry *mnt_mountpoint; /* 指向此文件系统的挂载点的dentry */ struct vfsmount mnt; /* 指向此文件系统的vfsmount实例 */ union { struct rcu_head mnt_rcu; struct llist_node mnt_llist; };#ifdef CONFIG_SMP struct mnt_pcp __percpu *mnt_pcp;#else int mnt_count; int mnt_writers;#endif struct list_head mnt_mounts; /* 挂载在此文件系统下的所有子文件系统的链表的表头，下面的节点都是mnt_child */ struct list_head mnt_child; /* 链接到被此文件系统所挂的父文件系统的mnt_mounts上 */ struct list_head mnt_instance; /* 链接到sb->s_mounts上的一个mount实例 */ const char *mnt_devname; /* 设备名，如/dev/sdb1 */ struct list_head mnt_list; /* 链接到进程namespace中已挂载文件系统中，表头为mnt_namespace的list域 */ struct list_head mnt_expire; /* 链接到一些文件系统专有的过期链表，如NFS, CIFS等 */ struct list_head mnt_share; /* 链接到共享挂载的循环链表中 */ struct list_head mnt_slave_list;/* 此文件系统的slave mount链表的表头 */ struct list_head mnt_slave; /* 连接到master文件系统的mnt_slave_list */ struct mount *mnt_master; /* 指向此文件系统的master文件系统，slave is on master->mnt_slave_list */ struct mnt_namespace *mnt_ns; /* 指向包含这个文件系统的进程的name space */ struct mountpoint *mnt_mp; /* where is it mounted */ struct hlist_node mnt_mp_list; /* list mounts with the same mountpoint */ struct list_head mnt_umounting; /* list entry for umount propagation */#ifdef CONFIG_FSNOTIFY struct fsnotify_mark_connector __rcu *mnt_fsnotify_marks; __u32 mnt_fsnotify_mask;#endif int mnt_id; /* mount identifier */ int mnt_group_id; /* peer group identifier */ int mnt_expiry_mark; /* true if marked for expiry */ struct hlist_head mnt_pins; struct fs_pin mnt_umount; struct dentry *mnt_ex_mountpoint;}更多linux内核视频教程文档资料免费领取后台私信【内核】自行获取.
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Linux内核初始化时，执行sock_init（）函数登记sockfs，sock_init（）函数如下：
static int __init sock_init(void){ ...... err = register_filesystem(&sock_fs_type);//注册网络文件系统 ...... sock_mnt = kern_mount(&sock_fs_type);//安装网络文件系统 ......}注册函数：
int register_filesystem(struct file_system_type * fs){ int res = 0; struct file_system_type ** p; BUG_ON(strchr(fs->name, '.')); if (fs->next) return -EBUSY; write_lock(&file_systems_lock); p = find_filesystem(fs->name, strlen(fs->name)); //查找是否存在 if (*p) res = -EBUSY; else *p = fs; //将filesystem静态变量指向fs write_unlock(&file_systems_lock); return res;}注册函数中的find函数如下，for循环一开始的file_systems变量就是上面说的注册文件系统使用到的全局变量指针，strncmp去比较file_system_type的第一项name（文件系统名）是否和将要注册的文件系统名字相同，如果相同返回的P就是指向同名file_system_type结构的指针，如果没找到则指向NULL。
static struct file_system_type **find_filesystem(const char *name, unsigned len){ struct file_system_type **p; for (p = &file_systems; *p; p = &(*p)->next) if (strncmp((*p)->name, name, len) == 0 && !(*p)->name[len]) break; return p;}在返回register_filesystem函数后，判断返回值，如果找到重复的则返回EBUSY错误，如果没找到重复的，就把当前要注册的文件系统挂到尾端file_system_type的next指针上，串联进链表，至此一个文件系统模块就注册好了。
在上面的sock_init（）函数中的sock_mnt = kern_mount（&sock_fs_type）开始进行安装。kern_mount函数主要用于那些没有实体介质的文件系统，该函数主要是获取文件系统的super_block对象与根目录的inode与dentry对象，并将这些对象加入到系统链表。kern_mount宏如下所示：
#define kern_mount(type) kern_mount_data(type, NULL)kern_mount_data如下：
struct vfsmount *kern_mount_data(struct file_system_type *type, void *data){ struct vfsmount *mnt; mnt = vfs_kern_mount(type, SB_KERNMOUNT, type->name, data); if (!IS_ERR(mnt)) { /* * it is a longterm mount, don't release mnt until * we unmount before file sys is unregistered */ real_mount(mnt)->mnt_ns = MNT_NS_INTERNAL; } return mnt;}调用：vfs_kern_mount
struct vfsmount *vfs_kern_mount(struct file_system_type *type, int flags, const char *name, void *data){ struct mount *mnt; struct dentry *root; if (!type) return ERR_PTR(-ENODEV); mnt = alloc_vfsmnt(name);//分配一个mount对象，并对其进行部分初始化 if (!mnt) return ERR_PTR(-ENOMEM); if (flags & SB_KERNMOUNT) mnt->mnt.mnt_flags = MNT_INTERNAL; root = mount_fs(type, flags, name, data);//获取该文件系统的根目录的dentry,同时也获取super_block if (IS_ERR(root)) { mnt_free_id(mnt); free_vfsmnt(mnt); return ERR_CAST(root); }//对mnt对象与root进行绑定 mnt->mnt.mnt_root = root; mnt->mnt.mnt_sb = root->d_sb; mnt->mnt_mountpoint = mnt->mnt.mnt_root; mnt->mnt_parent = mnt; lock_mount_hash(); list_add_tail(&mnt->mnt_instance, &root->d_sb->s_mounts);//将mnt添加到root->d_sb->s_mounts链表中 unlock_mount_hash(); return &mnt->mnt;}vfs_kern_mount函数调用mount_fs获取该文件系统的根目录的dentry，同时也获取super_block，具体实现如下：
struct dentry *mount_fs(struct file_system_type *type, int flags, const char *name, void *data){ struct dentry *root; struct super_block *sb; char *secdata = NULL; int error = -ENOMEM; if (data && !(type->fs_flags & FS_BINARY_MOUNTDATA)) {//在kern_mount调用中data为NULL，所以该if判断为假 secdata = alloc_secdata(); if (!secdata) goto out; error = security_sb_copy_data(data, secdata); if (error) goto out_free_secdata; } root = type->mount(type, flags, name, data);//调用file_system_type中的 mount方法 if (IS_ERR(root)) { error = PTR_ERR(root); goto out_free_secdata; } sb = root->d_sb; BUG_ON(!sb); WARN_ON(!sb->s_bdi); sb->s_flags |= SB_BORN; error = security_sb_kern_mount(sb, flags, secdata);......}其中type->mount（）继续调用了sockfs的回调函数sockfs_mount
static struct dentry *sockfs_mount(struct file_system_type *fs_type, int flags, const char *dev_name, void *data){ return mount_pseudo_xattr(fs_type, "socket:", &sockfs_ops, sockfs_xattr_handlers, &sockfs_dentry_operations, SOCKFS_MAGIC);}struct dentry *mount_pseudo_xattr(struct file_system_type *fs_type, char *name, const struct super_operations *ops, const struct xattr_handler **xattr, const struct dentry_operations *dops, unsigned long magic){ struct super_block *s; struct dentry *dentry; struct inode *root; struct qstr d_name = QSTR_INIT(name, strlen(name)); s = sget_userns(fs_type, NULL, set_anon_super, SB_KERNMOUNT|SB_NOUSER, &init_user_ns, NULL); if (IS_ERR(s)) return ERR_CAST(s); s->s_maxbytes = MAX_LFS_FILESIZE; s->s_blocksize = PAGE_SIZE; s->s_blocksize_bits = PAGE_SHIFT; s->s_magic = magic; s->s_op = ops ? ops : &simple_super_operations; s->s_xattr = xattr; s->s_time_gran = 1; root = new_inode(s); if (!root) goto Enomem; /* * since this is the first inode, make it number 1. New inodes created * after this must take care not to collide with it (by passing * max_reserved of 1 to iunique). */ root->i_ino = 1; root->i_mode = S_IFDIR | S_IRUSR | S_IWUSR; root->i_atime = root->i_mtime = root->i_ctime = current_time(root); dentry = __d_alloc(s, &d_name); if (!dentry) { iput(root); goto Enomem; } d_instantiate(dentry, root); s->s_root = dentry; s->s_d_op = dops; s->s_flags |= SB_ACTIVE; return dget(s->s_root);Enomem: deactivate_locked_super(s); return ERR_PTR(-ENOMEM);}以上函数进行超级块、根root、根dentry相关的创建及初始化操作，其中上面的s->s_d_op =dops就说指向了sockfs_ops结构体，也就是该sockfs文件系统的struct super_block的函数操作集指向了sockfs_ops。
static const struct super_operations sockfs_ops = { .alloc_inode = sock_alloc_inode, .destroy_inode = sock_destroy_inode, .statfs = simple_statfs,};该函数表对sockfs文件系统的节点和目录提供了具体的操作函数，后面涉及到的sockfs文件系统的重要操作均会到该函数表中查找到对应的操作函数，例如Linux内核在创建socket节点时会查找sockfs_ops的alloc_inode函数， 从而调用sock_alloc_indode函数完成socket以及inode节点的创建。
原文链接：浅析Linux sockfs文件系统 - 文件系统 - 我爱内核网 - 构建全国最权威的内核技术交流分享论坛
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