块设备挂载链:从 /dev/sda 到 Ext2 实例

这一节是本章的独特核心——015 VFS 收尾章明确留下没讲的「sys_mount 怎么挂一块真盘」,就在这 30 行里。完整贴出来:

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cpp

// ---- ext2 / ext4: source is a block-device path (e.g. /dev/sda).  Resolve
// it to an Inode, pull the IBlockDevice via block_device(), and mount a fresh
// Ext2 over it.  NoFollow: /dev/sda is the device node itself, not a symlink
// to follow.  ENXIO (Linux) when source is not a block device.
if (strcmp(fstype, "ext2") == 0 || strcmp(fstype, "ext4") == 0) {
    if (source == nullptr || source[0] == '\0') {
        return -kEinval;
    }
    auto lr = cinux::fs::vfs_lookup(source,
                                    static_cast<uint32_t>(cinux::fs::LookupFlag::NoFollow), "/");
    if (!lr.ok()) {
        return -to_errno(lr.error());
    }
    cinux::fs::Inode*                ino = lr.value().target;
    cinux::drivers::IBlockDevice*    dev =
        (ino != nullptr && ino->ops != nullptr) ? ino->ops->block_device(ino) : nullptr;
    if (ino != nullptr) {
        cinux::fs::inode_unref(ino);  // vfs_lookup returned a ref
    }
    if (dev == nullptr) {
        return -kEnxio;  // source resolves, but is not a block device
    }
    std::unique_ptr<cinux::fs::Ext2> ext2(new cinux::fs::Ext2(dev));
    auto                             m = ext2->mount();
    if (!m.ok()) { /* ... */ return -to_errno(m.error()); }
    FileSystem* fs = ext2.release();
    if (!vfs_mount_add(target, fs, /*owned=*/true)) { /* ... */ delete fs; return -kEnomem; }
    return 0;
}

(sys_mount.cpp:90-121,有删节——省略了 kprintf 错误日志。)拆成三层。

第一层:vfs_lookup(source, NoFollow) 把字符串变成 Inode。 /dev/sda 这个路径,走标准的 VFS 路径解析(就是 015 章讲的那套 vfs_lookup),拿到带 ref 的 Inode*。这里 NoFollow 这个 flag 是关键——LookupFlag::NoFollow = 1u << 5(vfs_lookup.hpp:39),它的语义是「末段是 symlink 也不要 follow」。/dev/sda 是设备节点本身,不是软链;但语义上必须标 NoFollow,否则 Follow 模式下若末段偶为 symlink(想象有人把 /dev/sda 做成指向别处的软链),会被解析到非块设备目标,block_device() 返 nullptr,误判 ENXIO。和 readlink/lstat 用 NoFollow 同一原理:要看节点本身,不看它指向哪。

第二层:ino->ops->block_device(ino) 调 InodeOps 虚方法抽 IBlockDevice。 这一步是整条链最反直觉的设计。把 IBlockDevice* 暴露给 sys_mount 的,不是某个块设备 API,而是 InodeOps 的一个虚槽:

cpp

cinux::drivers::IBlockDevice* dev =
    (ino != nullptr && ino->ops != nullptr) ? ino->ops->block_device(ino) : nullptr;
if (ino != nullptr) {
    cinux::fs::inode_unref(ino);  // vfs_lookup returned a ref
}
if (dev == nullptr) {
    return -kEnxio;  // source resolves, but is not a block device
}

(sys_mount.cpp:100-107。)vfs_lookup 返回的 Inode 带一份引用计数(inode_ref),这里必须 inode_unref 平账——否则引用计数泄漏,块设备节点的 inode 永远释放不掉。拿到 dev 之后判空:nullptr 就返 -kEnxio。

第三层:new Ext2(dev) 把 IBlockDevice 喂给 Ext2 构造,真跑 mount() 读超级块。

cpp

std::unique_ptr<cinux::fs::Ext2> ext2(new cinux::fs::Ext2(dev));
auto                             m = ext2->mount();
if (!m.ok()) { /* ... */ return -to_errno(m.error()); }
FileSystem* fs = ext2.release();
if (!vfs_mount_add(target, fs, /*owned=*/true)) { /* ... */ delete fs; return -kEnomem; }
return 0;

(sys_mount.cpp:108-121,有删节。)Ext2 构造函数签名是 explicit Ext2(cinux::drivers::IBlockDevice* dev)(libs/ext2/ext2.hpp:56)——只吃一个块设备指针,设备必须比 Ext2 实例活得长(注释明说)。unique_ptr RAII 守到 mount() 成功才 release() 交裸指针给挂载表,跟 tmpfs 那条腿是同一个套路。mount() 内部读超级块、块组描述符、inode 表——那是 016 章的范围,这里只点到链路存在 + 端到端测试通过。

三个 errno 的精确分工,别混。 ENXIO(kEnxio = 6,errno.hpp:27)是 source 解析得通但不是块设备——block_device() 返 nullptr,Linux 约定「要求块设备但给了非块设备」正是 ENXIO,不是 ENODEV(ENODEV 是「未知 fstype」,语义不同)。ENOENT(kEnoent = 2,errno.hpp:23)是 source 路径根本不存在——vfs_lookup 返 NotFound,工厂经 to_errno 映射成 ENOENT。EINVAL(kEinval = 22,errno.hpp:38)是 ext2/ext4 没给 source(source == nullptr || source[0] == '\0',在 :91-93 第一道门就拦下)。三码互斥,各自定位流水线上不同的故障点——写测试断言时别用错。
注意 ext4 走的是同一个分支。Cinux 没有 Ext4 这个类——strcmp(fstype, "ext4") == 0 命中的也是 new Ext2(dev)。extent-mapped inode(EXT4 的标志特性)靠 inode flag 路由:inode_has_extent_tree 检查 i_flags & EXT4_EXTENTS_FL(ext2_extent.hpp:26-28),命中就走 extent 读路径,否则走传统 indirect block。所以 sys_mount -t ext4 在 Cinux 跟 -t ext2 是一回事,只是 fstype 字符串不同。extent tree 内部(depth-0 leaf 限制、index node depth>0 返 Unsupported 停读)是 016 章/ext2 卷的范围,本章只点 ext4 复用 Ext2 的根因:inode flag 路由,不另起炉灶。

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