linux内核中的文件描述符(六)--fd的分配--expand_files

Kernel version：2.6.14

CPU architecture：ARM920T

Author：ce123(http://blog.csdn.net/ce123)

我们先贴出expand_files函数的源码：

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1. intexpand_files(structfiles_struct*files,intnr)
2. {
3. interr,expand=0;
4. structfdtable*fdt;
6. fdt=files_fdtable(files);
7. if(nr>=fdt->max_fdset||nr>=fdt->max_fds){//我们在前面的文章中已经分析过，初始时max_fdset=1024，max_fds=32
8. if(fdt->max_fdset>=NR_OPEN||//#defineNR_OPEN(1024*1024)/*Absoluteupperlimitonfdnum*/
9. fdt->max_fds>=NR_OPEN||nr>=NR_OPEN){
10. err=-EMFILE;//max_fdset和max_fds都不能大于NR_OPEN，否则返回-EMFILE，即打开太多的文件
12. gotoout;
13. }
14. expand=1;
15. if((err=expand_fdtable(files,nr)))//真正进行扩展
16. gotoout;
17. }
18. err=expand;
19. out:
20. returnerr;
21. }

expand_files函数进行一些检查后调用expand_fdtable进行文件描述符表的扩展，下面分析expand_fdtable函数。

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1. staticintexpand_fdtable(structfiles_struct*files,intnr)
2. __releases(files->file_lock)
3. __acquires(files->file_lock)
4. {
5. interror=0;
6. structfdtable*fdt;
7. structfdtable*nfdt=NULL;
9. spin_unlock(&files->file_lock);
10. nfdt=alloc_fdtable(nr);//根据nr重新创建一个新的fdtable
11. if(!nfdt){
12. error=-ENOMEM;
13. spin_lock(&files->file_lock);
14. gotoout;
15. }
17. spin_lock(&files->file_lock);
18. fdt=files_fdtable(files);
19. /*
20. *Checkagainsinceanothertaskmayhaveexpandedthe
21. *fdtablewhilewedroppedthelock
22. */
23. if(nr>=fdt->max_fds||nr>=fdt->max_fdset){//nr值必须大于max_fds和max_fdset值，这里再次进行检查是防止另一个进程进行了expand
24. copy_fdtable(nfdt,fdt);//将旧的fdtable中的内容拷贝至新的fdtable
25. }else{
26. /*Somebodyexpandedwhilewedroppedfile_lock*/
27. spin_unlock(&files->file_lock);
28. __free_fdtable(nfdt);
29. spin_lock(&files->file_lock);
30. gotoout;
31. }
32. rcu_assign_pointer(files->fdt,nfdt);//用新的fdtable替换旧的fdtable
33. free_fdtable(fdt);//释放旧的fdtable
34. out:
35. returnerror;
36. }

我们再来看一下扩展文件描述符表的关键函数alloc_fdtable，其定义如下：

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1. staticstructfdtable*alloc_fdtable(intnr)
2. {
3. structfdtable*fdt=NULL;
4. intnfds=0;
5. fd_set*new_openset=NULL,*new_execset=NULL;
6. structfile**new_fds;
8. fdt=kmalloc(sizeof(*fdt),GFP_KERNEL);
9. if(!fdt)
10. gotoout;
11. memset(fdt,0,sizeof(*fdt));
13. nfds=__FD_SETSIZE;//#define__FD_SETSIZE1024
14. 　　　　//#definePAGE_SHIFT12
15. 　　　　//#definePAGE_SIZE(1UL
16. /*Expandtothemaxineasysteps*/
17. do{
18. if(nfds<(PAGE_SIZE*8))//dfds=1024
19. nfds=PAGE_SIZE*8;
20. else{
21. nfds=nfds*2;
22. if(nfds>NR_OPEN)
23. nfds=NR_OPEN;
24. }
25. }while(nfds<=nr);//第一次expand时，nr应该等于32
27. new_openset=alloc_fdset(nfds);//分配打开文件位图
28. new_execset=alloc_fdset(nfds);
29. if(!new_openset||!new_execset)
30. gotoout;
31. fdt->open_fds=new_openset;
32. fdt->close_on_exec=new_execset;
33. fdt->max_fdset=nfds;//更新max_fdset值，此时这个值为32k
35. nfds=NR_OPEN_DEFAULT;//nfds=32
36. /*
37. *Expandtothemaxineasysteps,andkeepexpandingituntil
38. *wehaveenoughfortherequestedfdarraysize.
39. */
40. do{
41. #ifNR_OPEN_DEFAULT<256
42. if(nfds<256)
43. nfds=256;//nfds=256（32->256->1024）
44. //无法超过1024，因为在最开始的就进行了检查，一定要小于current->signal->rlim[RLIMIT_NOFILE].rlim_cur）
45. else
46. #endif
47. if(nfds<(PAGE_SIZE/sizeof(structfile*)))
48. nfds=PAGE_SIZE/sizeof(structfile*);
49. else{
50. nfds=nfds*2;
51. if(nfds>NR_OPEN)
52. nfds=NR_OPEN;
53. }
54. }while(nfds<=nr);
55. new_fds=alloc_fd_array(nfds);//分配文件描述符数组
56. if(!new_fds)
57. gotoout;
58. fdt->fd=new_fds;
59. fdt->max_fds=nfds;//更新max_fds
60. fdt->free_files=NULL;
61. returnfdt;
62. out:
63. if(new_openset)
64. free_fdset(new_openset,nfds);
65. if(new_execset)
66. free_fdset(new_execset,nfds);
67. kfree(fdt);
68. returnNULL;
69. }

alloc_fd_array和alloc_fdset采用kmalloc或者vmalloc进行内存分配。