一、背景

在之前的博客?缺頁異常導致的iowait打印出相關文件的絕對路徑-CSDN博客 里 2.2.3 一節里，我們講到了file，fd，inode，dentry，super_block這幾個概念，在這篇博客里，我們針對inode和dentry做一些實驗，針對的是軟鏈接和硬鏈接的場景。

二、實驗源碼及最普通常見的場景

2.1 實驗源碼

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/dcache.h>
#include <linux/namei.h>// 模塊參數
static char *filepath = "/tmp/testfile";  // 默認文件路徑
module_param(filepath, charp, S_IRUGO);
MODULE_PARM_DESC(filepath, "Path of the file to open");char buffer[4096];int getfullpath(struct inode *inode)
{struct dentry *dentry;hlist_for_each_entry(dentry, &inode->i_dentry, d_u.d_alias) {char *path;path = dentry_path_raw(dentry, buffer, PAGE_SIZE);if (IS_ERR(path)){continue;   }printk("dentry name = %s , path = %s\n", dentry->d_name.name, path);}return 0;
}static int __init my_module_init(void) {struct file *file;printk(KERN_INFO "Opening file: %s\n", filepath);// 打開文件file = filp_open(filepath, O_RDONLY, 0);if (IS_ERR(file)) {printk(KERN_ERR "Error opening file: %ld\n", PTR_ERR(file));return PTR_ERR(file);}getfullpath(file->f_inode);// 關閉文件filp_close(file, NULL);return -EINVAL;
}static void __exit my_module_exit(void) {printk(KERN_INFO "Module exiting\n");
}module_init(my_module_init);
module_exit(my_module_exit);MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Zhaoxin");
MODULE_DESCRIPTION("A simple module to read dentry from a file's inode");

2.2 源碼分析

上面的源碼還是比較簡單的，在內核模塊里打開一個文件，使用傳入的filepath參數，要注意，如果用file_path這個名字會造成和內核里的file_path的符號相沖突導致編譯不過的情況。

內核模塊根據傳入的filepath的路徑（可以是相對路徑）打開文件，然后使用打開的文件里的file->f_inode作為參數，傳給getfullpath函數，這個getfullpath函數改造自之前的博客?缺頁異常導致的iowait打印出相關文件的絕對路徑-CSDN博客 里的 2.2.3 一節里的getfullpath函數，改得更簡單，只是打印到dmesg里：

insmod ko一定會返回失敗，為了方便調試，不用rmmod，可直接再運行insmod：

2.3?最普通場景的場景的運行情況

我們創建一個aa.txt文件，然后執行insmod testinode.ko filepath=aa.txt

dmesg的內容如下：

這時候，這個aa.txt就一個文件，沒有創建過相關的硬鏈接或軟鏈接。

三、增加一個硬鏈接后的運行情況

我們通過如下命令創建一個硬鏈接：

ln aa.txt bb.txt

然后執行一樣的命令：

insmod testinode.ko filepath=aa.txt

dmesg里的內容如下：

如果用：

insmod testinode.ko filepath=bb.txt

dmesg里的內容是一樣的：

可以看到，如果創建一個硬鏈接后，用其中任意一個符號來open文件，通過其對應的inode遍歷得到的dentry全路徑是一模一樣的。

為了進一步做實驗，我們把inode的指針也打出來：

可以從上圖里看到，無論是打開aa.txt還是打開bb.txt，其inode的地址是一樣的。

四、增加一個軟鏈接后的運行情況

通過ln -s bb.txt slinkbb.txt之后，再運行抓到的dmesg情況：

可以看到用軟鏈接的名字來open和用硬鏈接的名字來open，得到的file的f_inode地址是一樣的，自然通過f_inode指針遍歷得到的dentry也是一樣的。

我們用file里的f_path.dentry來打印出其name：

	do {char *path;path = dentry_path_raw(file->f_path.dentry, buffer, PAGE_SIZE);if (IS_ERR(path)){break;}printk("[2] dentry name = %s , path = %s\n", file->f_path.dentry->d_name.name, path);} while(0);

得到的dmesg如下：

說明file里的f_path.dentry可以得到它的軟鏈接的源頭文件路徑。

4.1 軟鏈接不同于硬鏈接，會新分配一個inode

通過ls -li如下圖就可以看到新增一個硬鏈接并不會新增一個inode，而新增一個軟鏈接就會新增一個inode（另外，之所以用open出來的file看似關聯不上這個新的inode，因為它已經在filp_open期間根據軟鏈接的inode找到了實體文件）

另外，軟鏈接可以鏈接一個文件夾或一個不存在的文件，而硬鏈接不行。

4.2 軟鏈接相關的內核實現

我們看一下軟鏈接相關的內核實現，看看是哪里分配的一個inode。

創建軟鏈接的系統調用是symlink，如下圖實現：

看一下它調用的do_symlinkat的實現：

上圖里創建軟鏈接的核心函數是紅色框出的vfs_symlink函數，如下圖調用的是對應文件系統的symlink實現：

比如ext4的symlink實現，如下圖里的ext4_new_inode_start_handle函數來創建新的inode：

然后調用下圖里的ext4_add_nondir函數來把創建出來的inode放到所在的目錄的數據塊里（也建立了inode和dentry的鏈接）：