【無料で読める】ディベロッパー・エクスペリエンス Linux Ext2ファイルシステム

Linuxの基本的なファイルシステムの1つであるExt2について、ステップごとに実装し、動かして、ファイルシステムの基本的な仕組みを体験して、理解していきます。
普段使用しているシステムコールから、いったいどのようにファイルシステムが駆動していくのでしょうか？
実際のLinuxのソースコードから少しずつ実装・開発して、見ていきましょう。

下記注意を熟読頂いて、すべてご納得頂いてからダウンロードしてくださいますようお願いいたします。

【注意1】C言語の説明記述はありません。C言語はポインターおよびファンクションポインターを理解している、初級者レベルで十分だと思います。
【注意2】説明が非常に長いです。このため、校正はできておらず、誤字・脱字はたくさんあります。そして、日本語もおかしなところが随所にみられます。ご理解いただけますようお願いいたします。
【注意3】作成に時間がかかってしまったため、説明に使用しているカーネルのバージョンは古いです。現在のカーネルバージョンでは、記述と異なることがあります。
【注意4】説明に使用しているプログラム例は、Linuxカーネルのソースが行う処理と、ほぼ同じ(ほとんどコピーです)ように見えますが、劣化版です。プログラムは間違っている可能性がおおいにあります。説明で使用したソースコードは、この説明以外には使用しないでください。
【注意5】説明に使用しているプログラム例は、Linuxカーネルのプログラム規約にまったく則っておりません。このため、Linuxカーネルの開発を目指したい方にとっては苦痛である可能性があります。Linuxカーネルのドキュメンテーションを参照してください。
【注意6】作者は普段、Linuxは一切使っておりません。このため、Linuxについての知識・経験は浅く、素人です。説明が正しいとは限りません。ご理解頂きますようにお願いいたします。
【注意7】説明は長く、面白いものでもありません。真面目にすると1か月から2か月を要します。数ページで確実に飽きてしうと思います。忙しい方は、ダウンロードしても無駄になる可能性があることをご考慮頂きますように、お願いいたします。
【注意8】本書の内容はご期待に沿えないものである可能性が十分にあります。少しでも不安だと感じる場合、お勧めはしません。カーネルモジュールを作った経験があれば、本書の役割はほとんど無いでしょう。
【注意9】本書がなくても、Linuxのソースコードを見れば、ファイルシステムは理解できると思います。よくお考えください。

[目次] ファイルシステムの概要
ファイルシステムへのアクセス
カーネルサイドから見たシステムコール
　簡単なシステムコールの実装
ファイルシステム関連のシステムコール
仮想ファイルシステム(VFS)
ステップ０　Ext2ファイルシステムと簡単なモジュールの実装
ステップ１　Ext2ファイルシステムタイプとマウントメソッド
ステップ２　Ext2スーパーブロックの読み込み
Ext2ファイルシステムのディスク格納構造
　スーパーブロックの読み込み
　　ページキャッシュとバッファーキャッシュ概要
ステップ３　スーパーブロック管理情報
ステップ４　マウントとスーパーブロックオブジェクト
　ルートディレクトリのdエントリーのセットアップ
ステップ５　スーパーブロックオブジェクトと管理情報のセットアップ
ステップ６　ブロックグループディスクリプターの読み込み
ステップ７　ルートディレクトリのinode読み込み
　ディスクinode
　inodeオブジェクト
　inode管理情報
　　inode管理情報のメモリー割り当てについて(スラブアロケーター)
　inodeの読み込み
ステップ８　簡単なディレクトリの読み込み
　lsで”.”と”..”エントリーを表示させる
　ディレクトリエントリー
ステップ９　ディレクトリ読み込みとページキャッシュとaddress_space
　address_space構造体とページキャッシュ
　ディレクトリ読み込みとページキャッシュ
ステップ１０　inodeオブジェクトのlookupメソッド
ステップ１１　inodeオブジェクトのmkdirメソッドとper-cpuカウンター
　新規inode割り当て
　　per-cpu変数
　　per-cpuカウンター
　空のディレクトリ作成
ステップ１２　簡単なブロックの新規割り当て処理
　新規ブロックの割り当てのトリガーとなるaddress_spaceメソッド
　get_block_tコールバック関数の新規ブロック割り当て処理
　　likelyマクロとunlikelyマクロ
ステップ１３　スーパーブロックオブジェクトのwrite_inodeメソッド
　inodeの書き込み処理　write_inodeメソッド
　inodeの事前読み込み
ステップ１４　Orlov方式による新規ディレクトリのinodeを割り当てるブロックグループ選択
ステップ１５　inodeオブジェクトのrmdirメソッドとunlinkメソッド
ステップ１６　inodeオブジェクトのrenameメソッド
ステップ１７　inodeオブジェクトのcreateメソッドとファイルオブジェクトの汎用メソッド
ステップ１８　inodeオブジェクトのlinkメソッド
ステップ１９　シンボリックとinodeオブジェクトのsymlinkメソッド
ステップ２０　inodeオブジェクトのmknodメソッドとtmpfileメソッド
ステップ２１　スーパーブロックオブジェクトのevict_inodeメソッド
　evict_inodeメソッド
　ブロックの解放処理
　inodeの解放処理
ステップ２２　スーパーブロックオブジェクトのsync_fsメソッド
ステップ２３　スーパーブロックオブジェクトのstatfsメソッドとメモリーバリアー/フェンス
　statfsメソッド
　メモリーバリアー/メモリーフェンス　smp_rmb()マクロとsmp_wmb()マクロ
ステップ２４　スーパーブロックオブジェクトのremount_fsメソッドとマウントオプション解析
ステップ２５　スーパーブロックオブジェクトのshow_optionsメソッドとprocfs
　procファイルシステム
　シーケンシャルファイル(seq_file)
　show_optionsメソッド
ステップ２６　カーネルオブジェクトとsysfs
ステップ２７　スーパーブロックオブジェクトのfreeze_fs/unfreeze_fsメソッド
ステップ２８　ファイルオブジェクトのioctlメソッド
ステップ２９　ファイルオブジェクトのsetattrメソッド
ステップ３０　address_spaceのdirect_IOメソッド
ステップ３１　リザベーションウィンドウ
ステップ３２　拡張アトリビュートその１　ハンドラーの呼び出し
ステップ３３　拡張アトリビュートその２　コア処理
ステップ３４　POSIX ACLその１　ハンドラーの呼び出し
ステップ３５　POSIX ACLその２　コア処理
ステップ３６　ディスククォータ
Tips　カーネルの再構築
ファイルシステム関連のシステムコール一覧
インデックス