RK3588 kernel-6.1 fs/ext4/file.c 普通文件 VFS 层分析

1. 分析范围

• rk3588/kernel-6.1/fs/ext4/file.c（普通文件的 file_operations / 部分 inode_operations 配套、读写、mmap、open/release、llseek）
• 强依赖：iomap.c（ext4_iomap_ops、ext4_iomap_overwrite_ops、ext4_iomap_report_ops）、inode.c（ext4_map_blocks）、extents.c（未写区转换等）

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2. 代码作用（一句话）

file.c 把 ext4 常规文件接到 Linux VFS：在 forced shutdown、加密、verity、DAX 等前提下分流 缓冲读/写、iomap_dio_rw 直读直写** 与 DAX；用 i_rwsem 共享/独占 与 inode_dio_wait 协调 未对齐 DIO、扩展写、unwritten extent 填洞 的安全性；open 里采样挂载路径写超块、挂 journal inode；mmap 区分 DAX 大页缺页 与普通 filemap_fault / ext4_page_mkwrite。**

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3. 解决了什么问题

问题	file.c 中的处理方式
直 I/O 与特性组合（对齐、inline、加密等）	ext4_should_use_dio：用 ext4_dio_alignment 判定；不成立则清 IOCB_DIRECT 走 generic_file_read_iter，或写路径走 ext4_buffered_write_iter，保持 「不适用 DIO 时回落缓冲」 的历史语义
错对齐 DIO + unwritten extent 填洞并发	注释 ext4_unaligned_io：同一块上两路 dio_zero 可能互清零。做法：未对齐 DIO 必须独占 i_rwsem，且 inode_dio_wait 串行化在途 DIO
扩展写 DIO 与 i_size / i_disksize / orphan	扩展写前 ext4_orphan_add；ext4_dio_write_end_io 里 ext4_convert_unwritten_extents；仅在超过当前 disk/逻辑 size 时 ext4_handle_inode_extension；失败 ext4_inode_extension_cleanup + ext4_truncate_failed_write
纯覆盖写可减少锁竞争	ext4_overwrite_io 用 ext4_map_blocks(..., 0)** 判断是否已映射且非洞；覆盖路径可走 **共享 i_rwsem** + **ext4_iomap_overwrite_ops`
DIO 只完成部分长度	末尾 ext4_buffered_write_iter 吃剩余 iov_iter，再 filemap_write_and_wait_range + invalidate_mapping_pages，尽量保持 「要么全 DIO 要么语义一致」
非 extent（bitmap）布局的最大文件	ext4_generic_write_checks：EXT4_INODE_EXTENTS 未置时用 s_bitmap_maxbytes 截断 iov_iter
不可变文件	IS_IMMUTABLE → -EPERM
关闭文件时把延迟分配落盘 / 释放预分配	ext4_release_file：EXT4_STATE_DA_ALLOC_CLOSE 时 ext4_alloc_da_blocks；最后一个写者且无 i_reserved_data_blocks 时 ext4_discard_preallocations
管理员排查「盘从哪挂载过」	ext4_sample_last_mounted：首次写挂载采样 d_path 写入 s_last_mounted（带日志与校验和）
journal ordered 模式与写 fd	ext4_file_open 写打开时 ext4_inode_attach_jinode
SEEK_HOLE / SEEK_DATA	ext4_llseek：iomap_seek_hole / iomap_seek_data + ext4_iomap_report_ops
maxbytes 随布局变化	ext4_llseek：无 EXTENTS 标志用 s_bitmap_maxbytes，否则 s_maxbytes
DAX 共享映射写 vs COW	ext4_dax_huge_fault：仅 VM_SHARED 真写 才 ext4_journal_start；避免只读挂载上无意义 journal 失败

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4. 核心组件

4.1 ext4_file_read_iter

• ext4_forced_shutdown → -EIO
• DAX：ext4_dax_read_iter → dax_iomap_rw
• IOCB_DIRECT：ext4_dio_read_iter → iomap_dio_rw(..., ext4_iomap_ops)；否则 generic_file_read_iter

4.2 ext4_buffered_write_iter

• IOCB_NOWAIT → -EOPNOTSUPP（缓冲路径）
• inode_lock + ext4_write_checks（内含 ext4_generic_write_checks 与 file_modified）
• generic_perform_write + generic_write_sync

4.3 ext4_dio_write_iter

• 初判 未对齐 或 可能扩展 → 独占锁；否则先 共享锁
• ext4_dio_write_checks：扩展写 extend=true；若 共享锁下需要改安全配置、扩展、或非覆盖写 → 升级为 独占 并重算
• 扩展写：ext4_orphan_add（短事务）
• iomap_dio_rw：覆盖用 ext4_iomap_overwrite_ops；未对齐或扩展 带 IOMAP_DIO_FORCE_WAIT
• ext4_dio_write_ops.end_io：unwritten → ext4_convert_unwritten_extents；按需 ext4_handle_inode_extension

4.4 ext4_file_write_iter

三分流：forced shutdown → DAX → DIRECT → 缓冲。

4.5 DAX 写路径（CONFIG_FS_DAX）

ext4_dax_write_iter：ext4_write_checks → orphan（若越 i_disksize）→ dax_iomap_rw → ext4_handle_inode_extension / cleanup。

4.6 ext4_file_mmap

• daxdev_mapping_supported：不支持 MAP_SYNC 等则 -EOPNOTSUPP
• DAX：ext4_dax_vm_ops（VM_HUGEPAGE）；否则 ext4_file_vm_ops（filemap_fault / ext4_page_mkwrite）

4.7 ext4_file_open / ext4_release_file

• open：ext4_sample_last_mounted、fscrypt_file_open、fsverity_file_open、写打开 attach jinode、FMODE_NOWAIT | FMODE_BUF_RASYNC、dquot_file_open
• release：DA 块刷盘、预分配丢弃；若存在 is_dx 且 private_data 则 ext4_htree_free_dir_info（多数普通文件不命中；与 htree 私有数据生命周期相关的兜底）

4.8 ext4_file_operations / ext4_file_inode_operations

const struct file_operations ext4_file_operations = {
	.llseek		= ext4_llseek,
	.read_iter	= ext4_file_read_iter,
	.write_iter	= ext4_file_write_iter,
	.iopoll		= iocb_bio_iopoll,
	.unlocked_ioctl = ext4_ioctl,
// ...
	.mmap		= ext4_file_mmap,
	.mmap_supported_flags = MAP_SYNC,
	.open		= ext4_file_open,
	.release	= ext4_release_file,
	.fsync		= ext4_sync_file,
// ...
	.fallocate	= ext4_fallocate,
};

const struct inode_operations ext4_file_inode_operations = {
	.setattr	= ext4_setattr,
	.getattr	= ext4_file_getattr,
// ...
	.fiemap		= ext4_fiemap,
// ...
};

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5. 小结

file.c 不负责盘上 extent/块分配细节（在 inode.c / extents.c / iomap.c），而是 VFS 入口策略：何时 DIO/DAX/缓冲、如何 加锁与 orphan 以保证 ext4 直写 + unwritten + 延迟块 组合下的正确性，并挂载 加密、verity、OSyncError、配额、seek 洞/数据。阅读 write(2)/read(2)/mmap 在 ext4 上的行为时，应与本文件及 ext4_iomap_* 实现对照。