bitmap.c

linux 0.11 内核源码。kernel-011-src.tar

/*
* linux/fs/bitmap.c
*
* (C) 1991 Linus Torvalds
*/

/* bitmap.c contains the code that handles the inode and block bitmaps */
/* bitmap.c 程序含有处理i 节点和磁盘块位图的代码 */
#include <string.h> // 字符串头文件。主要定义了一些有关字符串操作的嵌入函数。
// 主要使用了其中的memset()函数。
#include <linux/sched.h> // 调度程序头文件，定义了任务结构task_struct、初始任务0 的数据，
// 还有一些有关描述符参数设置和获取的嵌入式汇编函数宏语句。
#include <linux/kernel.h> // 内核头文件。含有一些内核常用函数的原形定义。

//// 将指定地址(addr)处的一块内存清零。嵌入汇编程序宏。
// 输入：eax = 0，ecx = 数据块大小BLOCK_SIZE/4，edi = addr。
#define clear_block(addr) \
__asm__( "cld\n\t" \ // 清方向位。
"rep\n\t" \ // 重复执行存储数据（0）。
"stosl" \
:: "a" (0), "c" (BLOCK_SIZE/4), "D" ((long) (addr)): "cx", "di")

//// 置位指定地址开始的第nr 个位偏移处的比特位(nr 可以大于32！)。返回原比特位（0 或1）。
// 输入：%0 - eax（返回值)，%1 - eax(0)；%2 - nr，位偏移值；%3 - (addr)，addr 的内容。
#define set_bit(nr,addr) ({\
register int res __asm__( "ax"); \
__asm__ __volatile__( "btsl %2,%3\n\tsetb %%al": \
"=a" (res): "" (0), "r" (nr), "m" (*(addr))); \
res;})

//// 复位指定地址开始的第nr 位偏移处的比特位。返回原比特位的反码（1 或0）。
// 输入：%0 - eax（返回值)，%1 - eax(0)；%2 - nr，位偏移值；%3 - (addr)，addr 的内容。
#define clear_bit(nr,addr) ({\
register int res __asm__( "ax"); \
__asm__ __volatile__( "btrl %2,%3\n\tsetnb %%al": \
"=a" (res): "" (0), "r" (nr), "m" (*(addr))); \
res;})

//// 从addr 开始寻找第1 个0 值比特位。
// 输入：%0 - ecx(返回值)；%1 - ecx(0)；%2 - esi(addr)。
// 在addr 指定地址开始的位图中寻找第1 个是0 的比特位，并将其距离addr 的比特位偏移值返回。
#define find_first_zero(addr) ({ \
int __res; \
__asm__( "cld\n" \ // 清方向位。
"1:\tlodsl\n\t" \ // 取[esi]??eax。
"notl %%eax\n\t" \ // eax 中每位取反。
"bsfl %%eax,%%edx\n\t" \ // 从位0 扫描eax 中是1 的第1 个位，其偏移值??edx。
"je 2f\n\t" \ // 如果eax 中全是0，则向前跳转到标号2 处(40 行)。
"addl %%edx,%%ecx\n\t" \ // 偏移值加入ecx(ecx 中是位图中首个是0 的比特位的偏移值)
"jmp 3f\n" \ // 向前跳转到标号3 处（结束）。
"2:\taddl $32,%%ecx\n\t" \ // 没有找到0 比特位，则将ecx 加上1 个长字的位偏移量32。
"cmpl $8192,%%ecx\n\t" \ // 已经扫描了8192 位（1024 字节）了吗？
"jl 1b\n" \ // 若还没有扫描完1 块数据，则向前跳转到标号1 处，继续。
"3:" \ // 结束。此时ecx 中是位偏移量。
: "=c" (__res): "c" (0), "S" (addr): "ax", "dx", "si"); \
__res;})

//// 释放设备dev 上数据区中的逻辑块block。
// 复位指定逻辑块block 的逻辑块位图比特位。
// 参数：dev 是设备号，block 是逻辑块号（盘块号）。
void free_block(int dev, int block)
{
struct super_block * sb;
struct buffer_head * bh;

// 取指定设备dev 的超级块，如果指定设备不存在，则出错死机。
if (!(sb = get_super(dev)))
panic( "trying to free block on nonexistent device");
// 若逻辑块号小于首个逻辑块号或者大于设备上总逻辑块数，则出错，死机。
if (block < sb->s_firstdatazone || block >= sb->s_nzones)
panic( "trying to free block not in datazone");
// 从hash 表中寻找该块数据。若找到了则判断其有效性，并清已修改和更新标志，释放该数据块。
// 该段代码的主要用途是如果该逻辑块当前存在于高速缓冲中，就释放对应的缓冲块。
bh = get_hash_table(dev,block);
if (bh) {
if (bh->b_count != 1) {
printk( "trying to free block (%04x:%d), count=%d\n",
dev,block,bh->b_count);
return;
}
bh->b_dirt=0; // 复位脏（已修改）标志位。
bh->b_uptodate=0; // 复位更新标志。
brelse(bh);
}
// 计算block 在数据区开始算起的数据逻辑块号（从1 开始计数）。然后对逻辑块(区块)位图进行操作，
// 复位对应的比特位。若对应比特位原来即是0，则出错，死机。
block -= sb->s_firstdatazone - 1 ; // block = block - ( -1) ;
if (clear_bit(block&8191,sb->s_zmap[block/8192]->b_data)) {
printk( "block (%04x:%d) ",dev,block+sb->s_firstdatazone-1);
panic( "free_block: bit already cleared");
}
// 置相应逻辑块位图所在缓冲区已修改标志。
sb->s_zmap[block/8192]->b_dirt = 1;
}

////向设备dev 申请一个逻辑块（盘块，区块）。返回逻辑块号（盘块号）。
// 置位指定逻辑块block 的逻辑块位图比特位。
int new_block(int dev)
{
struct buffer_head * bh;
struct super_block * sb;
int i,j;

// 从设备dev 取超级块，如果指定设备不存在，则出错死机。
if (!(sb = get_super(dev)))
panic( "trying to get new block from nonexistant device");
// 扫描逻辑块位图，寻找首个0 比特位，寻找空闲逻辑块，获取放置该逻辑块的块号。
j = 8192;
for (i=0 ; i<8 ; i++)
if (bh=sb->s_zmap[i])
if ((j=find_first_zero(bh->b_data))<8192)
break;
// 如果全部扫描完还没找到(i>=8 或j>=8192)或者位图所在的缓冲块无效(bh=NULL)则 返回0，
// 退出（没有空闲逻辑块）。
if (i>=8 || !bh || j>=8192)
return 0;
// 设置新逻辑块对应逻辑块位图中的比特位，若对应比特位已经置位，则出错，死机。
if (set_bit(j,bh->b_data))
panic( "new_block: bit already set");
// 置对应缓冲区块的已修改标志。如果新逻辑块大于该设备上的总逻辑块数，则说明指定逻辑块在
// 对应设备上不存在。申请失败，返回0，退出。
bh->b_dirt = 1;
j += i*8192 + sb->s_firstdatazone-1;
if (j >= sb->s_nzones)
return 0;
// 读取设备上的该新逻辑块数据（验证）。如果失败则死机。
if (!(bh=getblk(dev,j)))
panic( "new_block: cannot get block");
// 新块的引用计数应为1。否则死机。
if (bh->b_count != 1)
panic( "new block: count is != 1");
// 将该新逻辑块清零，并置位更新标志和已修改标志。然后释放对应缓冲区，返回逻辑块号。
clear_block(bh->b_data);
bh->b_uptodate = 1;
bh->b_dirt = 1;
brelse(bh);
return j;
}

//// 释放指定的i 节点。
// 复位对应i 节点位图比特位。
void free_inode(struct m_inode * inode)
{
struct super_block * sb;
struct buffer_head * bh;

// 如果i 节点指针=NULL，则退出。
if (!inode)
return;
// 如果i 节点上的设备号字段为0，说明该节点无用，则用0 清空对应i 节点所占内存区，并返回。
if (!inode->i_dev) {
memset(inode,0,sizeof(*inode));
return;
}
// 如果此i 节点还有其它程序引用，则不能释放，说明内核有问题，死机。
if (inode->i_count>1) {
printk( "trying to free inode with count=%d\n",inode->i_count);
panic( "free_inode");
}
// 如果文件目录项连接数不为0，则表示还有其它文件目录项在使用该节点，不应释放，而应该放回等。
if (inode->i_nlinks)
panic( "trying to free inode with links");
// 取i 节点所在设备的超级块，测试设备是否存在。
if (!(sb = get_super(inode->i_dev)))
panic( "trying to free inode on nonexistent device");
// 如果i 节点号=0 或大于该设备上i 节点总数，则出错（0 号i 节点保留没有使用）。
if (inode->i_num < 1 || inode->i_num > sb->s_ninodes)
panic( "trying to free inode 0 or nonexistant inode");
// 如果该i 节点对应的节点位图不存在，则出错。
if (!(bh=sb->s_imap[inode->i_num>>13]))
panic( "nonexistent imap in superblock");
// 复位i 节点对应的节点位图中的比特位，如果该比特位已经等于0，则出错。
if (clear_bit(inode->i_num&8191,bh->b_data))
printk( "free_inode: bit already cleared.\n\r");
// 置i 节点位图所在缓冲区已修改标志，并清空该i 节点结构所占内存区。
bh->b_dirt = 1;
memset(inode,0,sizeof(*inode));
}

//// 为设备dev 建立一个新i 节点。返回该新i 节点的指针。
// 在内存i 节点表中获取一个空闲i 节点表项，并从i 节点位图中找一个空闲i 节点。
struct m_inode * new_inode(int dev)
{
struct m_inode * inode;
struct super_block * sb;
struct buffer_head * bh;
int i,j;

// 从内存i 节点表(inode_table)中获取一个空闲i 节点项(inode)。
if (!(inode=get_empty_inode()))
return NULL;
// 读取指定设备的超级块结构。
if (!(sb = get_super(dev)))
panic( "new_inode with unknown device");
// 扫描i 节点位图，寻找首个0 比特位，寻找空闲节点，获取放置该i 节点的节点号。
j = 8192;
for (i=0 ; i<8 ; i++)
if (bh=sb->s_imap[i])
if ((j=find_first_zero(bh->b_data))<8192)
break;
// 如果全部扫描完还没找到，或者位图所在的缓冲块无效(bh=NULL)则 返回0，退出（没有空闲i 节点）。
if (!bh || j >= 8192 || j+i*8192 > sb->s_ninodes) {
iput(inode);
return NULL;
}
// 置位对应新i 节点的i 节点位图相应比特位，如果已经置位，则出错。
if (set_bit(j,bh->b_data))
panic( "new_inode: bit already set");
// 置i 节点位图所在缓冲区已修改标志。
bh->b_dirt = 1;
// 初始化该i 节点结构。
inode->i_count=1; // 引用计数。
inode->i_nlinks=1; // 文件目录项链接数。
inode->i_dev=dev; // i 节点所在的设备号。
inode->i_uid=current->euid; // i 节点所属用户id。
inode->i_gid=current->egid; // 组id。
inode->i_dirt=1; // 已修改标志置位。
inode->i_num = j + i*8192; // 对应设备中的i 节点号。
inode->i_mtime = inode->i_atime = inode->i_ctime = CURRENT_TIME; // 设置时间。
return inode; // 返回该i 节点指针。
}