原标题：open()在Linux内核的实现(1)-基本实现

1.基本说明

在用户态使用open()时，必须向该函数传入文件路径和打开权限。这两个参数传入内核后，内核首先检查这个文件路径存在的合法性，同时还需检查使用者是否有合法权限打开该文件。如果一切顺利，那么内核将对访问该文件的进程创建一个file结构。

在用户态，通常open()在操作成功时返回的是一个非负整数，即所谓的文件描述符(fd，file deor)；并且，用户态后续对文件的读写操作等都是通过fd来完成的。由此可见fd与file结构在内核中有一定的关联。

具体的，内核使用进程描述符task_struct来描述一个进程，而该进程所有已打开文件对应的file结构将形成一个数组files(其为files_struct结构)，内核向用户返回的fd便是该数组中具体file结构的索引。默认情况下，每个进程创建后都已打开了标准输入文件、标准输出文件、标准错误文件，因此他们的文件描述符依次为0、1和2。

2.函数分析2.1.do_sys_open

明白了上述原理，那么open系统调用在内核中的基本实现过程就很清晰。根据系统调用入口函数的命名规则，open系统调用的入口函数应该为sys_open。不过，目前内核统一使用SYSCALL_DEFINEn宏来描述系统调用入口函数，因此可以在open.c文件中找到该入口函数，具体如下所示：

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SYSCALL_DEFINE3(open,constchar__user *, filename,int, flags,int, mode);

该函数内部直接调用了do_sys_open函数，具体声明如下：

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longdo_sys_open(intdfd,constchar__user *filename,intflags,intmode);

这个函数的参数基本上与open系统调用的参数一致。

该函数可以简单概括open系统调用的功能：

1.通过build_open_flags()将用户态的flags和mode转换成对应的内核态标志；

2.由于filename是用户态的内存缓冲区(使用了__user修饰)，因此通过getname()将文件名从用户态拷贝至内核态；

3.get_unused_fd_flags()为即将打开的文件分配文件描述符；也就是在当前进程的files数组中寻找一个未使用的位置；

4.通过do_filp_open()为文件创建file结构体；

5.如果创建file成功，则通过fd_install()将fd和file进行关联；如果创建file失败，通过put_unused_fd()将已分配的fd返回至系统，并且根据file生成错误的fd；

6.通过putname()释放在内核分配的路径缓冲区；

7.返回fd；

当open系统调用执行完毕后，fd返回用户态，内核态新建了与其关联的file；对于每个进程而言，通过files_struct来记录其所打开的文件，具体通过fd_array数据保存fd和file的对应关系，fd本质为该数组的索引。

3.总结

至此，open的基本实现过程已经分析完毕。不过do_sys_open函数没有直接体现文件路径的查找过程，这部分将是整个open系统调用内核实现的重要部分。如果对此感兴趣，可以继续阅读本系列后续文章。

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/；返回搜狐，查看更多

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