Linux内核中根据inode获取文件属性

在Linux内核中，inode 是描述文件系统对象（如文件、目录等）元数据的核心数据结构。通过 inode 可以获取以下关键属性：

1. 关键属性字段（定义在 include/linux/fs.h）

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struct inode {
    umode_t         i_mode;        // 文件类型和权限 (e.g., S_IFREG, S_IFDIR)
    kuid_t          i_uid;         // 所有者用户ID
    kgid_t          i_gid;         // 所有者组ID
    loff_t          i_size;        // 文件大小（字节）
    struct timespec64 i_atime;     // 最后访问时间
    struct timespec64 i_mtime;     // 最后修改时间
    struct timespec64 i_ctime;     // 最后状态变更时间
    unsigned long   i_ino;         // inode 号
    dev_t           i_rdev;        // 设备号（特殊文件）
    unsigned int    i_blkbits;     // 块大小（位）
    blkcnt_t        i_blocks;      // 分配的磁盘块数
    // ... 其他字段（文件系统相关私有数据等）
};

2. 获取属性的常用方法

(1) 文件类型与权限 (i_mode)

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umode_t mode = inode->i_mode;

// 检查文件类型
if (S_ISREG(mode))  printk("常规文件");
if (S_ISDIR(mode))  printk("目录");
if (S_ISCHR(mode))  printk("字符设备");
if (S_ISBLK(mode))  printk("块设备");
if (S_ISFIFO(mode)) printk("FIFO/管道");
if (S_ISSOCK(mode)) printk("套接字");
if (S_ISLNK(mode))  printk("符号链接");

// 提取权限位（e.g., 0755）
unsigned short perm = mode & 0777;

(2) 所有权信息

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kuid_t uid = inode->i_uid;  // 用户ID
kgid_t gid = inode->i_gid;  // 组ID

// 转换为可读形式（需启用用户空间辅助函数）
char *user = from_kuid(&init_user_ns, uid);
char *group = from_kgid(&init_user_ns, gid);

(3) 时间戳

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struct timespec64 atime = inode->i_atime;  // 访问时间
struct timespec64 mtime = inode->i_mtime;  // 修改时间
struct timespec64 ctime = inode->i_ctime;  // 元数据变更时间

// 转换为秒和纳秒
time_t atime_sec = atime.tv_sec;
long atime_nsec = atime.tv_nsec;

(4) 大小与磁盘使用

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loff_t size = inode->i_size;          // 逻辑大小（字节）
blkcnt_t blocks = inode->i_blocks;     // 分配的512B扇区数
unsigned int blksize = 1 << inode->i_blkbits;  // 块大小（字节）

(5) 特殊文件信息

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if (S_ISCHR(mode) || S_ISBLK(mode)) {
    dev_t dev = inode->i_rdev;       // 设备号
    unsigned major = MAJOR(dev);     // 主设备号
    unsigned minor = MINOR(dev);     // 次设备号
}

3. 示例：内核函数中的使用

以下函数展示了如何通过 inode 获取属性并打印：

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#include <linux/fs.h>
#include <linux/printk.h>

void print_inode_info(struct inode *inode) {
    // 文件类型
    if (S_ISREG(inode->i_mode)) printk("Type: Regular File\n");
    else if (S_ISDIR(inode->i_mode)) printk("Type: Directory\n");

    // 权限（八进制）
    printk("Permissions: %o\n", inode->i_mode & 0777);

    // 大小和块信息
    printk("Size: %lld bytes\n", inode->i_size);
    printk("Blocks: %lu (512B sectors)\n", inode->i_blocks);

    // 时间戳（秒级）
    printk("Last Access: %lld seconds\n", inode->i_atime.tv_sec);
}

4. 注意事项

  • 上下文要求：操作 inode 通常需在内核上下文中（如系统调用处理、VFS 函数）。
  • 锁机制：访问 inode 前通常需加锁（如 inode_lock() 或 i_rwsem 读写信号量）。
  • 文件系统差异：实际数据可能由底层文件系统通过 inode->i_op->getattr 方法动态填充。
  • 内存inode vs 磁盘inode：内核中的 inode 是内存缓存，可能与磁盘上的inode不同步（需同步机制）。

通过操作 inode 结构体，内核可以高效管理文件元数据，为文件操作提供基础支持。