哈喽，大家好，我就是那个不喜欢在大厂搬砖，不喜欢在研究院做研究，只喜欢创业做计算机底层课程的coder，子牙老师
众所周知，我最近在更新《实战Linux内核》四期的视频：源码级带你透彻理解VFS+手写文件系统，今天算是把目录这东西玩明白了，写篇文章分享一下
在图形界面的眼中，目录长这样 在黑窗口那里，目录长这样 在Linux内核眼中，目录长啥样呢？目录在Linux内核中又是如何存储的呢？目录在Linux内核中有哪些状态呢？dcache又是什么？目录的CRUD在Linux内核中是如何实现的……
当然，关于目录不仅仅只有这么几个问题，这篇文章就先讲明白这几个吧。其实你把这篇文章讲到的都看懂了，相关的Linux内核源码你就能轻松看懂了，不用等我分享，你自己就能玩明白
以下，enjoy
Linux内核眼中的目录在Linux内核中，一切皆文件，目录也是一种文件。Linux内核通过dentry+inode来描述一个文件，如图 dentry主要用来记录文件名、关联的inode、目录层次关系、关联dcache、引用计数、关联超级块等 其中目录层次关系是这样的，子目录的dentry->d_child挂到父目录的dentry->d_subdirs上。通过遍历父目录的dentry->d_subdirs就能得到所有子目录的dentry+子文件的dentry
如果你想拿到某个目录的属性信息，比如 你就需要通过dentry->d_inode拿到目录的inode，里面存储的就是目录属性信息 这里拓展一下：文件系统分为dev形式的与非dev形式的。如果是nodev形式，即内存文件系统，那目录的层次关系完全依赖dentry的两个属性维护：d_child、d_subdirs
如果是dev形式的，就是需要依赖硬盘的，比如EXT4文件系统，那目录的dentry、inode是需要落盘的。EXT4文件系统目录对应的dentry叫ext4_dir_entry_2 EXT4文件系统目录对应的inode叫ext4_inode 前面提到的dentry、inode，你可以理解成是Linux内核中的VFS的，独立于具体的文件系统。Linux内核在操作EXT4文件系统的目录的时候，会把ext4_dir_entry_2提取出来，填充到dentry中，会把ext4_inode的信息提取出来，填充到inode中
对于EXT4文件系统，子目录的dentry信息存储在哪呢？父目录的ext4_inode中有个属性i_block，用来存储硬盘块号，子目录的dentry信息就存储在这些磁盘中
EXT4文件系统存储内容，即i_block，是用传统的寻址算法：直接块、单间接块、双间接块、三间接块，还是使用extent算法，具体怎么玩的，后面再分享。关注公众号【硬核子牙】，看计算机底层硬核文章
关于nodev形式的文件系统的目录在内存中的样子，dev形式的文件系统的目录在内存中+在硬盘中的样子，你应该都清楚了吧
接着走~
dcacheVFS的dentry，在Linux内核中是如何存储的呢？是存储在dcache中的，如图 不论是dev形式的文件系统，还是nodev形式的文件系统，Linux内核最终都会alloc一个dentry与具体的文件或目录关联，把这个dentry存储到全局的dentry_hashtable中，这个就是大家看有些资料提到的dcache
dcache是个什么数据机构呢？hashtable，即哈希表
哈希表，玩底层不多的小伙伴可能不太理解，一句话说到位就是：数组+链表！先把要存储的dentry，通过散列函数，算出key，存储到key关联的位置。再来一个dentry，经过散列函数计算，如果出现了撞针，即key相同，一般采用头插法，插到之前元素的前面
看下dcahce，即dentry_hashtable的庐山真面目
static struct hlist_bl_head *dentry_hashtable __read_mostly;struct hlist_bl_head { struct hlist_bl_node *first;};struct hlist_bl_node { struct hlist_bl_node *next, **pprev;};
存储时，value不用说，就是dentry，那key是怎么算出来的呢？就以将mnt目录加入dcahce为例
先找生成key的相关代码：hash_name，这个函数就是散列函数 看这个函数怎么用的 可以看出来：要计算一个目录的hash key，需要传入父目录的dentry的内存地址，还有就是字符串mnt。不知道你有没有注意，散列函数hash_name最终输出的结果是hashlen，那这个hashlen与hash key之间有没有关系呢？
自然是有的，看两个宏 hashlen共64位，其中尾32位是hash key。那高32位呢？存储的是目录名的长度，要这个有什么用呢？后面查找目录精确匹配用，比如在函数__d_lookup_rcu中 至此，文件或目录对应的dentry在dcache中是如何存储的，你应该清楚了吧！
接着走~
论证我前面说了，你只要掌握了足够的基础知识，Linux内核这块的代码你就能轻松看懂，那咱们来论证一下如何？就看目录的创建与删除两个函数吧
目录的创建，主要两件事：申请内存，入口函数是d_alloc，将dentry插入dcache，入口函数是d_add
来看看d_alloc 先申请内存，然后设置父目录，将子目录的d_child挂到父目录的d_subdirs链表中
再来看d_add 将dentry插入dcache，核心函数是__d_rehash 轻松看懂吧
目录的删除呢？目录的删除涉及到两步：脱离dcache，入口函数是d_delete，核心逻辑在d_drop中；释放内存，入口函数是d_free
来看看d_delete 再来看看d_free 目录父子关系的建立，插入dcahce与从dcache中断链，申请内存，释放内存……是不是能轻松看懂了。剩下的函数VIP课中再带大家读源码，本篇文章就不继续了，感兴趣的自行看源码吧
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