Btrfs关键代码解析

第四章Btrfs关键代码解析
4.1 Tree of root tree介绍
为了管理所有的树，btrfs 采用Tree of tree root来保存所有树的根节点，（super_block->s_fs_info = tree_root(struct btrfs_root), tree_root-> fs_info = fs_info(struct btrfs_fs_info)），也就是btrfs_fs_info结构，其定义为：fs/btrfs/ctree.h
802 struct btrfs_fs_info {
803 u8 fsid[BTRFS_FSID_SIZE];
804 u8 chunk_tree_uuid[BTRFS_UUID_SIZE];
805 struct btrfs_root *extent_root;
806 struct btrfs_root *tree_root;
807 struct btrfs_root *chunk_root;
808 struct btrfs_root *dev_root;
809 struct btrfs_root *fs_root;
810 struct btrfs_root *csum_root;
图Tree of root tree
超级块记录着一个分区的整体信息，Btrfs磁盘super_block结构用btrfs_super_block来描述。

//磁盘中的super block
u8 csum[BTRFS_CSUM_SIZE];
/* the first 4 fields must match struct btrfs_header */
u8 fsid[BTRFS_FSID_SIZE]; /* FS specific uuid */
__le64 bytenr; /* this block number */
__le64 flags;
/* allowed to be different from the btrfs_header from here own down */
__le64 magic;
__le64 generation;
__le64 root; #root树的根节点位置
__le64 chunk_root; #chunk树的根节点位置
__le64 log_root; #log数的根节点位置
FS Tree 管理文件相关的元数据，如inode，dir等；Chunk tree管理设备，每一个磁盘设备都在Chunk Tree中有一个item；Extent Tree管理磁盘空间分配，btrfs每分配一段磁盘空间，便将该磁盘空间的信息插入到Extent tree。

查询Extent Tree将得到空闲的磁盘空间信息；checksum Tree 保存数据块的校验和；Tree of tree root保存很多BTree 的根节点。

比如用户每建立一个快照，btrfs 便会创建一个FS Tree。

4.2 Btrfs基本结构
btrfs使用b+树数据结构，树的内部节点和页节点使用3种数据类型:btrfs_header, btrfs_disk_key, btrfs_item. 每个节点都是一个extent, 内部节点和页节点大小可以不一样. 每个节点都以btrfs_header开头,内部节点就是{key,value}数组,key是btrfs_disk_key, value就是指针,逻辑磁盘位置. 页节点同样包括相通的key,value,不过位置是key一块,value一块..而且key是btrfs_item。

图btrfs基本结构
其中btrfs_header结构体为：
u8 csum[32]; # extent的校验码
u8 fsid[16]; #文件系统的uuid
__le64 blocknr; #此节点的逻辑磁盘位置
__le64 flags; #
u8 chunk_tree_uid[16]; #chunk tree的uuid,可能是dev的uuid
__le64 generation; #transaction id
__le64 owner; # 节点有多个父节点
__le32 nritems; #
u8 level; # 在树中的层数,0表示leaf
btrfs_disk_key结构体为：
#对于不同的树结构,这3个成员有不同的意义,反正他们代表一个节点的key __le64 objectid;
u8 type;
__le64 offset;
btrfs_item结构体为：
#叶子节点使用的(key, item) item可能是具体的数据结构,可能是无结构数据.. struct btrfs_disk_key key;
__le32 offset;
__le32 size;
4.3 btrfs_fill_super介绍
在文件系统加载时，其中重中之重的函数是btrfs_fill_super，顾名思义主要用于填充superblock数据结构。

这个函数脉络非常清晰，主要做了如下工作：
1. 填充superblock的数据成员，比如：sb->s_magic = BTRFS_SUPER_MAGIC;
2. 填充superblock的操作函数，比如：sb->s_op = &btrf s_super_ops;
3. 用函数open_ctree创建树形结构，然后把树根填入超级块的文件系统私有信息中，如下：
tree_root = open_ctree(sb, f s_devices, (char *)data);
sb->s_f s_inf o = tree_root;
4. 用btrf s_iget拿到inode，d_alloc_root拿到dentry作为
5. 构造出根目录数据结构，并填入超级块。

inode = btrf s_iget(sb, &key, tree_root->f s_inf o->f s_root, NULL);
root_dentry = d_alloc_root(inode);
sb->s_root = root_dentry;
open_ctree是其中最复杂的函数，利用磁盘上超级块中存储的信息和我们前面介绍的数据结构，建立了一整套btrfs使用的树形数据结构填充在超级块中，如图：
图btrfs文件创建过程
到此为止，我们构建了一个btrfs的超级块，其中包含：
1. btrf s所要使用的一整套树形结构。

2. btrf s超级块中的操作函数。

3. 创建了一个根目录。

这样操作系统内核想要使用和控制btrfs，通过btrfs的超级块就可以了。

通过这个函数的运行流程，可以看出Btrfs文件系统创建文件的一个流程。