struct file结构体定义在include/linux/fs.h中定义。文件结构体代表一个打开的文件，系统中的每个打开的文件在内核空间都有一个关联的 struct file。它由内核在打开文件时创建，并传递给在文件上进行操作的任何函数。在文件的所有实例都关闭后，内核释放这个数据结构。在内核创建和驱动源码中，struct file的指针通常被命名为file或filp。
struct file 的最重要成员在这展示. 1.mode_t f_mode; 文件模式确定文件是可读的或者是可写的(或者都是), 通过位 FMODE_READ 和FMODE_WRITE. 你可能想在你的 open 或者 ioctl 函数中检查这个成员的读写许可, 但是不需要检查读写许可, 因为内核在调用你的方法之前检查. 当文件还没有为那种存取而打开时读或写的企图被拒绝, 驱动甚至不知道这个情况. 2.loff_t f_pos; 当前读写位置. loff_t 在所有平台都是 64 位( 在 gcc 术语里是 long long ). 驱动可以读这个值,如果它需要知道文件中的当前位置, 但是正常地不应该改变它; 读和写应当使用它们作为最后参数而收到的指针来更新一个位置, 代替直接作用于 filp->f_pos. 这个规则的一个例外是在 llseek 方法中, 它的目的就是改变文件位置. 3.unsigned int f_flags; 这些是文件标志, 例如 O_RDONLY, O_NONBLOCK, 和 O_SYNC. 驱动应当检查O_NONBLOCK 标志来看是否是请求非阻塞操作; 其他标志很少使用. 特别地, 应当检查读/写许可, 使用 f_mode 而不是f_flags. 所有的标志在头文件<linux/fcntl.h> 中定义. 4.struct file_operations *f_op; 和文件关联的操作. 内核安排指针作为它的open 实现的一部分, 接着读取它当它需要分派任何的操作时. filp->f_op 中的值从不由内核保存为后面的引用; 这意味着你可改变你的文件关联的文件操作, 在你返回调用者之后新方法会起作用. 例如, 关联到主编号 1 (/dev/null, /dev/zero, 等等)的 open 代码根据打开的次编号来替代 filp->f_op 中的操作. 这个做法允许实现几种行为, 在同一个主编号下而不必在每个系统调用中引入开销. 替换文件操作的能力是面向 对象编程的"方法重载"的内核对等体. 5.void *private_data; open 系统调用设置这个指针为 NULL, 在为驱动调用 open 方法之前. 你可自由使用这个成员或者忽略它; 你可以使用这个成员来指向分配的数据, 但是接着你必须记住在内核销毁文件结构之前, 在 release 方法中释放那个内存. private_data 是一个有用的资源, 在系统调用间保留状态信息, 我们大部分例子模块都使用它. 6.struct dentry *f_dentry; 关联到文件的目录入口( dentry )结构. 设备驱动编写者正常地不需要关心 dentry 结构, 除了作为 filp->f_dentry->d_inode 存取 inode 结构.
file 结构如下所示： struct file { union { struct list_head fu_list; 文件对象链表指针linux/include/linux/list.h struct rcu_head fu_rcuhead; RCU(Read-Copy Update)是Linux 2.6内核中新的锁机制 } f_u; struct path f_path; 包含dentry和mnt两个成员，用于确定文件路径 #define f_dentry f_path.dentry f_path的成员之一，当前文件的dentry结构 #define f_vfsmnt f_path.mnt 表示当前文件所在文件系统的挂载根目录 const struct file_operations *f_op; 与该文件相关联的操作函数 atomic_t f_count; 文件的引用计数(有多少进程打开该文件) unsigned int f_flags; 对应于open时指定的flag mode_t f_mode; 读写模式：open的mod_t mode参数 off_t f_pos; 该文件在当前进程中的文件偏移量 struct fown_struct f_owner; 该结构的作用是通过信号进行I/O时间通知的数据。 unsigned int f_uid, f_gid; 文件所有者id，所有者组id struct file_ra_state f_ra; 在linux/include/linux/fs.h中定义，文件预读相关 unsigned long f_version; #ifdef CONFIG_SECURITY void *f_security; #endif void *private_data; #ifdef CONFIG_EPOLL struct list_head f_ep_links; spinlock_t f_ep_lock; #endif struct address_space *f_mapping; }; 1.2 struct dentry dentry的中文名称是目录项，是Linux文件系统中某个索引节点(inode)的链接。这个索引节点可以是文件，也可以是目录。 inode(可理解为ext2 inode)对应于物理磁盘上的具体对象，dentry是一个内存实体，其中的d_inode成员指向对应的inode。也就是说，一个inode可以在运行的时候链接多个dentry，而d_count记录了这个链接的数量。 struct dentry { atomic_t d_count; 目录项对象使用计数器,可以有未使用态,使用态和负状态 unsigned int d_flags; 目录项标志 struct inode * d_inode; 与文件名关联的索引节点 struct dentry * d_parent; 父目录的目录项对象 struct list_head d_hash; 散列表表项的指针 struct list_head d_lru; 未使用链表的指针 struct list_head d_child; 父目录中目录项对象的链表的指针 struct list_head d_subdirs; 对目录而言，表示子目录目录项对象的链表 struct list_head d_alias; 相关索引节点(别名)的链表 int d_mounted; 对于安装点而言，表示被安装文件系统根项 struct qstr d_name; 文件名 unsigned long d_time; struct dentry_operations *d_op; 目录项方法 struct super_block * d_sb; 文件的超级块对象 vunsigned long d_vfs_flags; void * d_fsdata; 与文件系统相关的数据 unsigned char d_iname [DNAME_INLINE_LEN]; 存放短文件名 }; 1.3 struct files_struct 对于每个进程，包含一个files_struct结构，用来记录文件描述符的使用情况，定义在include/linux/file.h中 struct files_struct { atomic_t count; 使用该表的进程数 struct fdtable *fdt; struct fdtable fdtab; spinlock_t file_lock ____cacheline_aligned_in_smp; int next_fd; 数值最小的最近关闭文件的文件描述符,下一个可用的文件描述符 struct embedded_fd_set close_on_exec_init; 执行exec时需要关闭的文件描述符初值集合 struct embedded_fd_set open_fds_init; 文件描述符的屏蔽字初值集合 struct file * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT]; 默认打开的fd队列 }; struct fdtable { unsigned int max_fds; struct file ** fd; 指向打开的文件描述符列表的指针，开始的时候指向fd_array， 当超过max_fds时，重新分配地址 fd_set *close_on_exec; 执行exec需要关闭的文件描述符位图(fork，exec即不被子进程继承的文件 描述符) fd_set *open_fds; 打开的文件描述符位图 struct rcu_head rcu; struct fdtable *next; }; 1.4 struct fs_struct struct fs_struct { atomic_t count; 计数器 rwlock_t lock; 读写锁 int umask; struct dentry * root, * pwd, * altroot;根目录("/")，当前目录以及替换根目录 struct vfsmount * rootmnt, * pwdmnt, * altrootmnt; }; 1.5 struct inode 索引节点对象由inode结构体表示，定义文件在linux/fs.h中。 struct inode { struct hlist_node i_hash; 哈希表 struct list_head i_list; 索引节点链表 struct list_head i_dentry; 目录项链表 unsigned long i_ino; 节点号 atomic_t i_count; 引用记数 umode_t i_mode; 访问权限控制 unsigned int i_nlink; 硬链接数 uid_t i_uid; 使用者id gid_t i_gid; 使用者id组 kdev_t i_rdev; 实设备标识符 loff_t i_size; 以字节为单位的文件大小 struct timespec i_atime; 最后访问时间 struct timespec i_mtime; 最后修改(modify)时间 struct timespec i_ctime; 最后改变(change)时间 unsigned int i_blkbits; 以位为单位的块大小 unsigned long i_blksize; 以字节为单位的块大小