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Linux文件访问机制深度解析

1. 文件读写基础

文件访问是一个复杂的过程，涉及到VFS抽象、块设备处理和磁盘缓存的使用。文件读写操作主要通过read()和write()系统调用来实现，对应的服务例程会调用文件对象的读写方法，这些方法可能依赖于具体的文件系统。

对于基于磁盘的文件系统，读取文件是以页为单位进行的。如果进程请求读取少量字节且数据不在内存中，内核会分配一个新的页框，将文件的相应部分填充到页中，添加到页缓存，最后将请求的字节复制到进程地址空间。大多数文件系统的读取方法由generic_file_read()函数实现。

写入操作相对复杂，因为文件大小可能会改变，内核可能需要在磁盘上分配或释放物理块。许多基于磁盘的文件系统通过generic_file_write()函数实现写入方法，如Ext2、System V/Coherent/Xenix和Minix等；而一些日志和网络文件系统则使用自定义函数。

1.1 文件读取流程

generic_file_read()函数接收以下参数：
-filp：文件对象的地址
-buf：用户模式内存区域的线性地址，用于存储从文件读取的字符
-count：要读取的字符数
-ppos：指向存储读取起始偏移量的变量的指针

该函数的执行步骤如下：