B.5. Запуск программы

После разделения (fork()) запускаются две одинаковые программы. Одна из них обычно запускает (exec()) другую. Системный вызов exec() должен создать двоичный образ запускаемого файла, загрузить и запустить его. Слово "загрузить" не обязательно означает "запись в память двоичный образ", так как Linux поддерживает загрузку по требуемым частям.

Описание вызова exec() в Linux поддерживает разные форматы двоичного кода. Это содержится в структуре linux_binfmt, которая устанавливает два указателя на функции: один - на функцию запускаемого кода, второй - на загрузку библиотеки, каждый двоичный формат может представлять и запускаемые файлы, и библиотеки.

Загрузка нужных библиотек описана в том же исходном файле, что и exec(), но они позволяют подключать себя функции exec().

Системы UN*X позволяют программисту работать с шестью различными версиями функции exec(). Одна из них может быть описана, как библиотечная функция.

Также ядро Linux подключает отдельно функцию execve(). Она исполняет достаточно простую задачу - чтение заголовка запускаемого файла и попытку запустить его. Если первые два байта "#!", делается грамматический разбор и включается интерпретатор, иначе последовательно применяются другие двоичные форматы.

Родной формат Linux поддерживается прямо внутри fs/exec.c вместе с соответствующими функциями load_aout_binary и load_aout_library.

Что касается двоичных кодов, функция, загружаемая как запускаемый файл a.out, заканчивает работу после mmap() дискового файла, или после вызова read_exec(). Формальный метод, используемый Linux, требует загружаемый механизм для обнаружения ошибок в программных страницах, когда к ним открывается доступ, тогда как более новый метод используется, когда в основной файловой системе не подчеркивается распределение памяти (к примеру, файловая система "msdos").

После версии 1.1 в ядра включались переделанные файловые системы msdos, поддерживающие mmap(). Более того, структура linux_binfmt как список для поддержки новых двоичных форматов в качестве модулей ядра. В итоге структура была расширена для доступа к подпрограммам конвертации форматов.

B.6. Доступные файловые системы

Всем известно, что файловая система - основной ресурс системы UN*X, настолько основной и общей, что она должна иметь удобное сокращение имени. Далее в тексте будем называть файловую систему "фс".

Я предполагаю, что читатель уже знаком с с основными концепциями фс UNIX - разрешение доступа, inode, superblock, mounting и umounting. Эти концепции об'яснены в других книгах по UNIX, так что я не буду повторяться, а остановлюсь на особых компонентах Linux.

Первые UNIX-системы поддерживали одну файловую систему, структуру, которая была занесена прямо в ядро. На данный момент используется нестандартный интерфейс для создания коммуникации между ядром и файловой системой в порядке непринужденного обмена информацией между архитектурами. Сам Linux поддерживает стандартный метод обмена информацией между ядром и каждым модулем. Этот метод называется VFS.

Текст файловой системы тем самым разбивается на две части: верхняя часть, связанная с распределением таблиц ядра и структур данных, и нижняя часть, созданная для установки функций, зависящих от фс и вызываемых через структуры данных VFS.

Весь материал, не зависящий от фс, хранится в файлах fs/*.c. Они выполняют следующие операции:

• Управление кешированием буфера;
• Ответ на системные вызовы fcntl() и ioctl() (fcntl.c и ioctl.c);
• Распределение pipe и fifo на inode и буферах (fifo.c и pipe.c);
• Управление файловыми и inode таблицами (file_table.c и inode.c);
• Закрытие и открытие файлов и записей (locks.c);
• Распределение имен в inode (namei.c, open.c);
• Описание функции select() (select.c);
• Информационная база (stat.c);
• mounting и umounting фс (super.c);
• Запуск (exec()) запускаемых файлов и загрузка библиотек (exec.c);
• Загрузка различных двоичных форматов (bin_fmt*.c, как описано выше).

Интерфейс VFS содержит набор операций высокого уровня, запускаемых независимым от фс кодом, и представляется нужном формате для фс. Наиболее важными структурами являются file_operations и inode_operations, однако, они далеко не единственны. Все они описаны в include/linux/fs.h.

Отправной точкой в ядре в обращении к файловой системе является структура file_system_type. Массив file_system_types помещен в fs/filesystems.c, и во время запуска mount на него происходит ссылка. Затем функция read_super для соответствующего типа фс заполняет элемент структуры struct super_block,который, в свою очередь, заносит информацию в struct super_operations и в struct type_sb_info.

Создатель устанавливает указатели на главные операции для данного типа фс, последняя также указывает специальную информацию для типа файловой системы.

Массив типов файловой системы помещен в скомпанованный список для организации новых типов фс как модулей ядра. Функция, делающая это - (un-)register_filesystem, описана в fs/super.c.