1.基本说明

在open()的路径查找过程中，walk_component()将对路径中的每个目录项进行遍历，当目录项为普通目录项时，将通过do_lookup()对其进行查找。在路径查找过程中，普通目录项算是比较常见的，因此更应该采取高效的方法节省查找时间。

为了提高查找效率，内核通过rcu-walk方式避免ref-walk由于锁机制而引入的阻塞问题；其次，内核通过dentry缓存的方式将目录项以哈希表的方式组织起来，以便提高查找效率。这两种方式在一定程度上可以提高路径查找的效率，不过它们并不是适合所有情况。比如，rcu-walk方式不能使用可能会引起阻塞的函数，有时候要查找的目录项并不位于缓存当中而只能从磁盘上获取信息。

由于上述提高查找效率的方式可能会查找失败，因此内核一般会经过多次目录项的查找。也就是说，内核会先进行高效的查找方式，如果在这种模式下查找失败，那么再进行传统的查找方式，保证查找工作的正常进行。具体的，内核会先进行rcu-walk方式，如果查找失败，则进行ref-walk方式；内核会优先在目录项缓存中进行快速的查找，如果查找失败，则通过访问磁盘进行慢速的查找。

2.函数实现

2.1.do_lookup()

内核通过do_lookup()进行普通目录项的查找工作。该函数声明如下：

tatic int do_lookup(struct nameidata *nd, struct qstr *name,
	struct path *path, struct inode **inode);

这个函数主要通过区分不同的情景来选择对应的查找方式。总体来说，先以rcu-walk方式在目录项缓存中查找，如果成功，则查找结束返回；否则，将rcu-walk切换到ref-walk模式；ref-walk模式下会先进行目录项缓存的查找，如果查找成功，则返回；否则，进行ref-walk下的磁盘查找；如果成功，则返回，否则，查找失败并返回错误码ENOENT；该错误码对应到用户态即为“No such file or directory”。

如果以rcu-walk模式进入该函数，则主要的查找步骤如下：

1.如果当前是rcu-walk模式（设置了LOOKUP_RCU），则先通过__d_lookup_rcu在目录项缓存中查找；

2.如果查找失败，则跳入unlazy标号处；如果查找成功，则继续；

3.通过follow_mount_rcu()判断当前的目录项是否为挂载点，如果是，则跨越挂载点；否则继续；

4.如果rcu-walk方式下查找缓存成功，则返回0；否则，进入unlazy标号；

5.unlazy标号是将当前的rcu-walk切换成ref-walk模式；如果切换成功，则继续；否则，返回ECHILD。即返回到do_filp_open()处，重新进行ref模式的查找；

6.当前查找模式为ref-walk，并且此时在缓存中并未找到对应的目录项；那么接下来必须试图在磁盘上进行查找了。不过在进行磁盘查找之前，还是会再次调用d_lookup()进行一次内存查找，因为retry标号下的代码有互斥锁，很可能该函数再此处会阻塞，而在阻塞阶段就目标目录项就有可能被载入内存，这样就可以省去在磁盘上查找目录项的工作；

7.如果d_lookup()查找成功，则继续；否则，通过d_alloc_and_lookup()分配并在磁盘上查找dentry；具体的，调用当前文件系统的lookup钩子函数；如果磁盘查找失败，则错误返回；否则，继续；

8.此时，已获取到要查找的目录项；则再通过follow_managed()对当前目录项进行检查，比如，检查当前目录项是否为挂载点；

9.获取当前目录项对应的inode信息；

10.返回；

如果以ref-walk模式进入该函数，则首先会通过__d_lookup()在目录项缓存中查找；如果查找成功，则接下来的步骤与rcu-walk步骤8-10相同；如果查找失败，则接下来的步骤与rcu-walk步骤6-10相同。

3.总结

普通目录项的查找工作其实并不复杂，无非是在内存中查找或在磁盘中查找。只不过，内核为了提高路径查找效率同时引入了rcu-walk方式，从而增加了代码分析的复杂度。如果当前目录项为符号链接文件，则内核的处理方式又是另一种方式，具体的实现过程可参见本系列的下一篇文章。

参考资料：

1.Linux源码3.2.69；

2.Linux系统调用open七日游：http://blog.chinaunix.net/uid-20522771-id-4419666.html

3.深入理解Linux内核：http://book.douban.com/subject/2287506/；

4.深入Linux内核架构：http://book.douban.com/subject/4843567/；

5.Linux内核探秘：http://book.douban.com/subject/25817503/；

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